Состав травителя для вскрытия окон в гибридном диэлектрическом покрытии Российский патент 2024 года по МПК H01L21/306 C23F1/10 

Предлагаемое изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, чувствительных к инфракрасному излучению, в частности одно- и многоэлементных фотодиодов из антимонида индия (InSb).

Анодное оксидирование является одним из способов пассивации поверхности ФЧЭ на основе InSb. Для серийно выпускаемых матричных фотоприемных устройств химических и механических свойств анодного окисла недостаточно, поэтому применяют защитное покрытие, чаще всего на основе SiO_x.

После ряда технологических операций таких как меза-травления, нанесения диэлектрических покрытий, завершающей операцией перед формированием металлического контакта к р-области является этап вскрытия окон (область на меза-структуре размером 5×5 мкм, сформированное методом фотолитографии). Вскрытие осуществляют с помощью травления через предварительно сформированную фоторезистивную маску, которое осуществляется либо плазмохимическим методом, либо жидкостным травлением (фиг. 1).

При выборе травителя необходимо учитывать клин травления, неравномерность края травления, скорость и технологичность процесса. В случае вскрытия окон в гибридном диэлектрическом покрытии травитель должен обладать селективностью, т.е. обеспечивать локальное травление в необходимом слое.

Целью данного изобретения является улучшение воспроизводимости и контролируемости операции вскрытия окон в гибридном диэлектрическом покрытии без подтравливания слоя SiO_x.

Достижение цели достигается следующим образом: травление диэлектрического слоя SiO_x осуществляется плазмохимическим травлением (ПХТ) в плазме CF₄/O₂. Дальнейшее травление слоя анодного окисла осуществляют жидкостным способом травителем, включающий фторид аммония, плавиковую кислоту и воды при следующем соотношении компонентов (объемные доли): 27:1:1800.

Известны способы плазмохимического травления окон [RU 2024991 C1], [US 9349605] в диэлектрических покрытиях SiO₂, SiO_x, Si₃N₄. Данный способ не применим для травления слоя анодного окисла.

Известны способы жидкостного травления SiO₂ [KR 100742276 В1] травителем состава надуксусная кислота, плавиковая кислота и неионогенное поверхностно-активное вещество, которые не обладают селективностью и не применимы для вскрытия окон в гибридном диэлектрическом покрытии антимонида индия.

Применение буферного травителя в различных вариациях (40% NH₄F и 49% или 50% HF, в соотношении NH₄F:HF в диапазонах от 5:1 до 30:1 массовых частей) для вскрытия окон в диэлектрических покрытиях широко распространено в микроэлектронике. В качестве прототипа использован способ [RU 2441299 С1] в котором вскрытие окон происходит с помощью буферного травителя. Недостатком данного способа является то, что данный травитель не обладает селективностью по отношению к слою SiOx и имеет достаточно большую скорость травления, формирует подтравы и нарушает заданную геометрию формируемого окна.

Задачей изобретения является разработка состава травителя для вскрытия окон в гибридном диэлектрическом покрытии SiO_x/анодный окисел антимонида индия без подтравливания диэлектрического слоя, которые формируют неоднородность и неравномерность сформированного окна.

Задача решается за счет того, что вскрытие окон в гибридном диэлектрическом покрытии осуществляют в несколько этапов: сначала проводят ПХТ в плазме CF₄/O₂ слоя SiO_x, затем проводят химическое травление слоя анодного окисла травителем следующего состава: фторид аммония, плавиковая кислоту и воды при следующем соотношении компонентов (объемные доли): 27:1:1800.

Сущность изобретения поясним на примерах практического осуществления способа. Для исследований использовались нелегированные пластины антимонида индия ориентации (100) n-типа проводимости с концентрацией носителей заряда 4-6×10¹⁴ см^-3 при 77 К. Плотность дислокаций контролировалась методом ямок травления и составила 10² см^-2 для всех образцов. После проведения резки слитка, химико-механического полирования, ионной имплантации, формирования меза-элементов и защитного диэлектрического покрытия, пластины разделили. На 10 пластинах провели процесс вскрытия окон согласно способу, описанному в прототипе, на 10 других пластинах провели процесс обработки поверхности пластин, как показано в заявляемом способе.

Была произведена оценка размеров окон и визуальное качество вскрытия окон. Измерения проводили на лазерном сканирующем 3D микроскопе Keyence VK-X200.

Для окон, вскрытие которых проводилось согласно способу, описанному в прототипе, заметно нарушение геометрии окна, неравномерность края травления. Результаты травления показаны на фиг. 2.

Для окон, вскрытие которых производилось согласно заявляемому способу, заданная геометрия сохранялась. Окно после вскрытия имеет ровные края. Результаты травления показаны на фиг. 3.

Отсутствие нарушений позволяет сделать вывод о том, что заявляемый состав травителя обладает требуемой селективностью и улучшенной контролируемостью процесса, что позволяет избежать подтравливание диэлектрического слоя SiO_x.

Предлагаемое изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, чувствительных к инфракрасному излучению, в частности одно- и многоэлементных фотодиодов из антимонида индия (InSb). Задачей изобретения является разработка состава травителя для вскрытия окон в гибридном диэлектрическом покрытии SiO_x/анодный окисел антимонида индия без подтравливания диэлектрического слоя, которые формируют неоднородность и неравномерность сформированного окна. Вскрытие окон в гибридном диэлектрическом покрытии осуществляют в несколько этапов: сначала проводят ПХТ в плазме CF₄/O₂ слоя SiO_x, затем проводят химическое травление слоя анодного окисла травителем следующего состава: фторид аммония, плавиковая кислота и вода при следующем соотношении компонентов (объемные доли): 27:1:1800. 3 ил.

Способ вскрытия окон в гибридном диэлектрическом покрытии, отличающийся тем, что используют комбинацию плазмохимического травления (ПХТ) в плазме CF₄/O₂ и жидкостного травления с использованием травителя состава, включающего фторид аммония, плавиковую кислоту и воду при следующем соотношении компонентов (объемные доли): 27:1:1800.