Состав меза-травителя для антимонида индия ориентации (100) Российский патент 2021 года по МПК H01L21/306 

Изобретение относится к материаловедению, в частности к области обработки поверхности антимонида индия (InSb) ориентации (100) травителем для создания меза-стуктуры, и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов.

Целью данного изобретения является разработка состава травителя для создания меза-стуктуры, который позволяет получать идентичный наклон боковых стенок меза-элементов в ортогональных кристаллографических направлениях [110] и [1-10] (направлениях скола) порядка 50° без формирования «обратного угла» (термин «обратный угол» поясним ниже), являющихся необходимыми критериями качественной пассивации диэлектрическим покрытием, наносимым любым способом.

«Обратный угол» - отрицательный наклон боковой стенки. Для наглядности на фиг.1 приводим изображение с растрового электронного микроскопа (РЭМ) - изображение меза-элемента, имеющего «обратный угол».

Изобретение позволяет обеспечить формирование меза-структуры с наклоном боковых стенок элементов 45°-50° в ортогональных кристаллографических направлениях [110] и [1-10], без формирования «обратного угла», высокую воспроизводимость процесса.

Известен состав травителя для создания мезы для антимонида индия ориентации (100), включающий лимонную кислоту, перекись водорода, воду, фосфорную кислоту [RU2699347C1]. Данный травитель обеспечивает одинаковый угол в ортогональных кристаллографических направлениях [110] и [1-10]. Качественная пассивация сформированных меза-элементов возможна с помощью большинства используемых конформных способов нанесения диэлектрических покрытий. Однако нанесение диэлектрических покрытий резистивным способом, не обладающих конформностью, не обеспечивает полной пассивации меза-элементов в силу достаточно большого угла наклона боковой стенки меза-элемента (порядка 70°).

Известен состав травителя для создания мезы для InP ориентаци (100), включающий 12N HCl: 30% H₂O₂ в соотношении 1:1 [Sadao Adachi, Hitoshi Kawaguchi, Chemical Etching Characteristics of (001) InP, Journal of The Electrochemical Society, Volume 128, Number 6, 1981]. Формируемые данным травителем меза-элементы имеют наклон боковых стенок порядка 50°. Недостатком данного травителя для антимонида индия ориентации (100) является формирование «обратного угла» в направлении [110].

Задачей изобретения является обеспечение формирования меза-структуры с наклоном боковых стенок элементов порядка 50° в ортогональных кристаллографических направлениях [110] и [1-10] без формирования «обратного угла», что необходимо для качественной пассивации любым способом и высокой воспроизводимости процесса.

Задача решается за счет того, что состав меза-травителя для антимонида индия ориентации (100) включает плавиковую кислоту, перекись водорода и воду при следующем соотношении компонентов (объемные доли): 2 части 46% плавиковой кислоты ОСЧ, 2 части 30% перекиси водорода ОСЧ и 450 частей деионизованной воды.

Сущность изобретения поясним на примерах практического исследования заявляемого состава. Все исследования проводились на нелегированных пластинах InSb (100) n-типа с концентрацией носителей заряда ~ 5×10¹⁴ см^-3. После подготовки поверхности пластин с применением химико-механического и химико-динамического полирования проводился стандартный процесс фотолитографии с использованием фоторезиста SP16. После травления образцы промывались в деионизованной воде в течение 5 мин и высушивались чистым газообразным азотом.

Для исследования профиля меза-структуры образцы скалывались в кристаллографических направлениях [110] и [1-10]. При использовании травителя предлагаемого состава получены следующие профили элементов меза-структуры (Фиг. 2. Профили боковых стенок элементов меза-структуры в кристаллографических направлениях [110] и [1-10]). Изображение получено в режиме вторичных электронов на сканирующем электронном микроскопе Jeol JSM 7001F при увеличении 50000х)

Ключевой особенностью данного травителя является получаемый при травлении идентичный профиль в кристаллографических направлениях [110] и [1-10] с наклоном боковых стенок 45°-50°, без формирования «обратного угла», что является необходимым условием для последующей качественной пассивации любым способом.

Состав травителя также обеспечивает оптимальную скорость травления (~7,5 нм/с), что позволяет оператору работать в удобном временном технологическом окне и обеспечивает высокую воспроизводимость процесса. в гидродинамических условиях по способу вращающегося диска в устройстве типа «бочка» со скорость 75 об/мин. Пассивация сформированных меза-элементов резистивным способом показана на фиг.3

Показано, что сформированные меза-элементы полностью покрыты диэлектрическим покрытием. Таким образом, данный состав травителя позволяет формировать меза-элементы, удовлетворяющим критериям для качественной пассивации любым способом.

Изобретение относится к материаловедению может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов. Состав меза-травителя для антимонида индия ориентации (100) включает плавиковую кислоту, перекись водорода и воду при следующем соотношении компонентов (объемные доли): 2 части 46% плавиковой кислоты ОСЧ, 2 части 30% перекиси водорода ОСЧ и 450 частей деионизованной воды. Изобретение позволяет обеспечить формирование меза-структуры с наклоном боковых стенок элементов 45-50° в ортогональных кристаллографических направлениях [110] и [1-10], без формирования «обратного угла», однородность травления по площади пластины и высокую воспроизводимость процесса. 3 ил.

Состав меза-травителя для антимонида индия ориентации (100), включающий плавиковую кислоту, перекись водорода и воду при следующем соотношении компонентов (объемные доли): 2 части 46% плавиковой кислоты ОСЧ, 2 части 30% перекиси водорода ОСЧ и 450 частей деионизованной воды.