Травитель для прецизионного химического полирования монокристаллов антимонида галия и твердых растворов на его основе Советский патент 1986 года по МПК H01L21/306 

I Изобретение относится к технике химического полирования полупроводри ковых материалов, в частности монокристаллов антимонида галлия, тонких эпитаксиальных слоев (пленок) антимонидагаллия и его твердьк .растворов с другими соединениями А-В- в гетероэпитаксиальных структурах АВ(например, А1,,Са.у ASySb y (GaSb) , широко используемых в различных микро- и оптоэлектронных устройствах. Известны травители для прецизионного химического полирования монокристаллов антимонида галлия следуюцр1х составов: смесь HjOj ,HF с винной кислотой (1) , смесь HjOj ,HF с молочной кислотой (2); Эти травители приемлемы для химического полирования монокристалличес ких пластин (подложек) GaSb (ориента ции {ЮО} и (П l В), так как позМолочная кислота Перекись водорода Плавиковая кислота

Вода

Этот состав также неприемлем для прецизионного химического полировария монокристаллов GaSb и послойного полирования тонких эпитаксиальных слоев GaSb и его твердых растворов

В-гетерозпитаксиальных структурах

л I у из-за большой скорости травления ( - , 2 ).

Целью изобретения является полу(чение поверхности монокристаллов антимонида галлия, эпитаксиальных слоев антимонида галлия и твердых растворов на его основе при прецизионном послойном травлении.

Поставленная цель достигается тем, что травитель для прецизионного химического полирования монокристаллов антимоннда галлия и твердых растворов на его основе, содержащий молочную кислоту, перекись водорода и,плавиковую кислоту, дополнительно содержит винную кислоту при следующих соотношениях компонентов, об,% 27%-ная винная кислота 15-40 40%-ная молочная кислота .53-80 30%-ная перекись водорода 0,5-9,5 45%-ная плавиковая кислота0, При использовании составов трави.телей вне указанных пределов концентрации компонентов качествб пбверхОстальное

нести монокристаллов GaSb и эпитакР сиальн|)х слоев GaSb и его твердых растворов после, полирования неудовлетворительное (точки, рябь, окисленная поверхность и др. дефекты) или скорость травления более 2 мкм/мин.

Травители приготавливают смешиванием 27%-ного водного раствора винной кислоты, 40%-ного раствора молочной кислоты, 30%-ного раствора перекиси водорода и 45%-ного раствора плавиковой кислоты HF при соотношениях компонентов, указанных в примерах 1-5. Используются реактивы , марок OG4 или ХЧ (молочная кислота) и деионизованная вода марки А..

Травление поверхности монокристаллов GaSb. Образец, например монокристаллическую пластину GaSb ориентации {100| или (ill) В толщиной 400 600 мкм, предварительно подвергнутую химико-механическому полированию (ХМП), очищают от поверхностных загрязнений, помещают во фторопластовую кассету и подвергают химико-да1намическому полированию вначале в 5 известном составе травителя (1) или (2) с большой скоростью травления (5; 10 мкм/мин) на глубину 40 50 мкм (для удаления нарушенного 2 воляют получать гладкую зеркальнзлю поверхность (R ., 0,02-0,05 мкм) ,хотя при использовании травителя (1) часто на поверхности образуются окисные пленки. Составы (1) и (2) также неприемлемы для прецизионного послойного химического полирования монокристаллов GaSb и особенно тонких (0,5-5 мкм) эпитаксиальных слоев GaSb и его твердых растворов с другими соединениями А- В- из-за большой скорости травления ( 15-20 мкм/мин) указанных материалов в этих травителях. Наиболее близким техническим решением является травитель для прецизионного химического полирования монокристаллов антимонида галлия и твердых растворов на его основе, содержащий молочную кислоту, перекись водорода и плавиковую кислоту. Травитель имеет следующий состав: 53-77 (4р%-ная) 19-36 (30%-ная) 4-11 (45%-ная)

311

слоя), а затем после промывки образца водой - в данном составе травителя на требуемую глубину. Образец в кассете под слоем травителя извлекают из реакционного сосуда и сразу же подвергают следующей обработке: промывка, в воде 2-3 мин, промывка в растворе NHOj:Hjp 1:10 (объемные части) 10 мин, промывка в воде - 2 Составы травителя, об.%:

353824

3 мин; обработка в концентрированной HF - 5 мин, промывка в воде 2-3 мин, сушка в центрифуге - 2 мин. Такая последовательная обработка

J при использовании данных составов травителей обеспечивает получение зеркально-гладкой поверхности образцов монокристаллов GaSb без нарушенного слоя и видимых фазовых пленок.

ТРАВИТЕЛЬ ДЛЯ ПРЕЦИЗИОННОСО химичЕСКо.го полирбвАния монорист;АЛЛОВ АНТШЮНВДА ГАЛЛИЯ И ТВЕРДЫХ PAci- ВОРОВ НА ЕГО ОСНОВЕ, содержащий молочную кислоту, перекись водорода и плавиковую кислоту, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью получения зеркально-гладкой поверхности монокристаллов антимонида галлия, эпитаксиальных слоев антимонида галлия и твердых растворов на его оско- ве при прецизионном послойном травлении, он дополнительно содержит винную кислоту при следуюцих соотношениях компонентов, об.%; 27%-ная винная кислота 15-40 40%-ная молочная кислота53-80 30%-ная перекись водо- .. рода 0,5-9,5 (О 45%-ная плавиковая кислота 0,5-1,5

Винная кислота Молочная кислота Перекись водорода Плавиковая кислота Скорость травления, мкм/мин Качество поверхности образцов монокристаллов GaSb. Для составов 1-3: нарушенный слой отсутствует, поверхность гладкая, зеркальная, без точечных и других дефектов. Для составов А,5: поверхносгл. неудовлетворительная, неоднородная, с фазовыми пленками. Итак, при использовании данных . составов травителей в указанных пределах концентраций всех компонентов (QM. составы 1-3) достигается зеркально-гладкая поверхность и низкая скорость травления (0,2-2 мкм/мин). При использовании же составов вне указанных пределов содержания компонеитов (см. составы 4 и 5) качество поверхности неудовлетворительное. При 11спользовании всех составов 1 -5 скорость травления стабильна. Послойное травление гетероэпитаксиальных структур. Делают свежий скол структуры и вы являют границы слоев в травителе: 4 г KglFeCCN) , 6 г КОН, 50 мл в течение 1 мин при . Толщины слоев измеряют с помощью микроскопа МБИ-6. Часть структуры, не подвергаю щуюся травлению, и обратную сторону подложки защищают химически стойким лаком (ХСЛ). Травление отдельньйс слоев структу ры проводят в составе 6 травителя , как и травление монокристалния устанавливают, исходя из толщимл слоя, который требуется удалить, и скорости травления его в данном . составе травителя. По окончании травления, промьшки и сушки образца ХСП удаляют, глубину травления измеряют на микроскопе МИИ-9 по высоте сту-пеньки травления.Еели требуется удалить последующие слои многослойной гетероструктуры, то часть слоя, вскрытого в предшествующей операции, защищают ХСЛ и травление структуры производят так же, как описано выще. Состав 6 травителя, об.%, применяется для послойного травления гетероструктуры А1 .х AsySb.y (GaSb X 0,25; у 0,02. Структура n-GaSb/n-Alo is Gao75 oo4Sb,8l /p-GaSb/ .Sbo.98 / /p-GaSb/p-GaSb 100} Последовательно вскрывают эпитак сиальные слои травлением каяздой ступеньки в течение 2-5 мин (в зависимости от толщины слоя). Высоты ступенек в исследуемой структуре следующие: 1.7мкм (V 0,34 мкм/мин) 2,2 мкм (V 0,44 мкм/мин) 1,Т мкм (V 0,38 мкм/мин) 1.8мкм (V 0,43 мкм/мин) 1.9мкм (V 0,38 мкм/мин) Скорость травления достаточно ста билБна и воспроизводима с точностью + 10%. Данное изобретение позволяет ПРОВОДИТ) прецизи9нное полирующее травление поверхности монокристаллов GaSb, а также.эпитаксиальных слоев GaSb и его твердьос растворов с д| угими соединениями А В в гетероэпитаксиальных структурах на их основе. Все это позволяет кспользоliaTb данное изобретение в различных Доследованиях свойств полупроводнико135 . IQ 82ф вых материалов в тонких слоях например при рентгенотопографическшс и других исследованиях дефектной струк туры отдельных слоев структур иподложек, а также в различных технологических процессах, в которых требуется удаление тонких слоев материала (профильное послойное травление. Huh ример травление меза-структур). ТаКИМ об разом, данное изобретение может найти широкое прш 1енение в исследованиях свойств полупроводниковых материалов ив технологии микроэлект ройных устройств.