Расплав для анодирования материалов с полупроводниковыми свойствами Советский патент 1985 года по МПК C25D11/32 

:«э

ГО 110 Изобретение относится к области электрохимического окисления полупроводниковых материалов, в частнос арсенида галлия, и может быть испол зовано в микроэлектронике для созда ния МОП-структур, для получения пас сивирующих покрытий и т.д. Известен электролит для анодирования арсенида галлия, содержащий гидроокись аммония, этиленгликоль, изобутиловый спирт L 3 Однако данный электролит на осно органических растворителей 1даеет низкую электропроводность, нестабилен и вредно влияет на окружающую среду. Кроме того, окисные слои содержатВОДУ, которая является нежелательной примесью, ухудшакщей электрофизические показатели пленок Наиболее близким к изобретеншо является расплав для анодирования вентильных металлов, содержащий нит раты калия, иатрия и окислы щелочны и щелочноземельных металлов 23. Однако данный электролит при анодировании арсенида галлия не обе печивает получения высоких электрофизических характеристик анодных пленок. Цель изобретения - повышение эле трофизических свойств яленок. Цель достигается тем, что распла для анодирования материалов с полупроводниковыми свойствами, преимущественно арсенида галлия, содержащий нитраты калия и натрия, дополни тельно содержит мрлибдат аммонияЕ пр следунщем соотношении компонентов, мае.%: Нитрат калия 40-60 Нитрат натрия 39,93Молибдат аммония 0,03-0,07 Процесс осуществляют при 235±5 С в гальваностатическом или потенциостатическом режимах при плотности тока (Д) 0,1-2,0 мА/см. i . Добавка МОлибденовокислого аммония стабилизирует кислотность расплава, а также слзпкит источником дополнительных кислородных ионов, принимающих участие в аиодИом окислении полупроводника в расплавах без добавки молибдата аммония: окисел растет лишь в начальный период до сравнительно небольших толщии. Увеличение концентрации добавки выше 0,07 мае.% нерационально, так как этот предел ограничен растворимостью молибдата аммония в нитратном расплаве. Длительность электролиза определяется необходимостью получения окислов определенной толщины. В качестве катода используется платина. Скорость роста.окисла по предлагаемому способу составляет 2550 А/В. При анодировании арсенида галлия по изобретению качество окислов обеспечивается следукщим. Расплавленные нитраты являются хорошо проводящими электролитами с хорошей рассеивающей способностью, что увеличивает равномерность покрытия и значительно уменьшает омичест кие потери на ванне. Проведение процесса при 235±5С способствует увели чению концентрации неосновных носителей вследствие увеличения скорости их термической генерации, поэтому анодирование процесса одинаково на арсениде галлия п- и р-типа ,и не требует дополнительного освещения. Кроме того, проведение электролиза при повышенных температурах способствует частичному отжигу окис лов и залечиванию дефектов на границе раздела полупровоДник-окисел. Электролит готовят плавлением исходных солей и их смешением. Электролит пригоден для многократного употребления и не требует корректировки. П р им ер. Для анодирования образцов из арсенида галлия приготавливают несколько расплавов, состав которых и режим процесса приведены в таблице. Для сравнения опробуют расплавы, не содержащие молибдата аммония (примеры 4-6 1. Электрофизические свойст. а полученных пленок определяют на основании исследования их вольт-емкостных характеристик, пробивного напряжения, эллипсометрических характеристик и . показателя преломления. Измерения высокочастотных, вольтенкостных характеристик проводят на характериографе ИППМ- с автоматической записью. Измерение напряжения плоских зон составляет 0,7 В, что соответствует величине встроенного заряда 2.10 кл/см и плотности состояний на границе раздела, определяемой по формуле: N е где Q - величина встроенного заряда; е - заряд электрона 2. 10см. Определение пробивньтх напряжений: полученных окислов производят по появлению токов утечки, регистрируемых Q кpoвoльтa mepмeтpoм Ф-П6/2: или по проявлению вырождения вольтемкостных характеристик, которое заг ключается в необратимом увеличении емкости структуры при пробое. Эллипсометрические измерения толщины окисла и показателя преломления показали, что оптически однородные толщийы окислов лежат в пределах 2000-3000 А (погрепшость измерения тоЛщиНы окисла, определяемой по всей площади образца менее 10% от значения ). Полученные результаты по свойствам пленок приведены в таблице. Из сравнения данных таблицы видно, что введение в расплав молибдёновокислого аммония приводит к улучшению качества анодных окислов, уменьшению концентрации поверхностных состояний от (4-10 ) 10см- до 2..10Чем-2 повышению пробивных напряжений, повышению оптической/однородности окиепов, что позволит использовать изобретение для получения окисных слоев на арсе- ниде галлия, которые могут быть использованы в полупроводниковой микроэлектронике.

50 49,94

KNO

5. NaNO.

KHOa

60 39,93

6.

NaNO

Продолжение таблицы

nnziZTz:: ;:

«

1,4.10 1,63

190

7 9

20 30 1,3.10 1,61 220

110 0,8.10 1,63

5 II

10 20 230 1,2.10 1,67

РАСПЛАВ ДЛЯ АНОдаРОВШ1Я МАТЕРИАЛОВ С НОЛЙТ1РОВОДН1 К08ЫЙИ СВОЙСТВАМИ, преимущественно арсенида галлия, содержавши нитраты я натрия, о т л и ч а ю щ и.й с я тем, что, с целью повьшения Iэлектрофизических свойств пленок, он дополнительно содержит молибдат амг«7ния П1Я{ соотношении компонентов, мас.%: Нитрат калия 40-60 Й1трат натрия 39,93-59,97 Молибдат аммония 0,03-0,07