Способ приготовления раствора для полирования антимонида индия Советский патент 1992 года по МПК H01L21/306 

Изобретение относится к полупроводниковой технологии и может быть использовано при необходимости прецизионной обработки жидкостными тра- вителями структур антимонида индил для оптоэлектронньгх приборов.

Целью изобретения является повышение воспроизводимости толщины стравливаемого слоя за счет снижения скорости травления.

Сущность способа поясняется следующей последовательностью операций.

Приготовление травнтеля.

Готовят полирующий травитель сос- тава, об.%:

40%-ная плавиковая

кислота

20%-ная винная

кислота

30%-ная перекись

водорода

так называемый медленный винный травитель (МВТ). Одновременно готовят необходимое для обработки пластин количество 20%-ного водного раствора винной кислоты (ВК). Растворы до2-454-60 38-42,

&

оэ со

СО

со --J

водят до температуры 20-22°С и выдерживают при этой температуре 30 мин. По окончании этого времени одну часть МВТ разбавляют 201-кым водным раствором ВК в нужной пропорции, например It 10, 1:20, 1:50 и т.д. Разбавленный таким образом МВТ после тщательного перемешивания готов к употреблению,

Травление.

Подготовленную для обработки пластину антимоннда индия выкладывают в открытый фторопластовый стакан, заливают слоем травителя толщиной 1 см и выдерживают в течение времени, рассчитанного по предварительно установленной скорости травления.

Прекращение травления.

По окончании необходимого времени содержимое стакана быстро заливают большим (5-6 кратным по объему) количеством деионизованной воды, а стакан с пластиной переносят под струю деионизованной воды.

Финишная отмывка.

Не прекращая промывку струей, пластину захватывают пинцетом и, интенсивно обмывая ее со всех сторон, быстро заканчивают промывку,

Сушка.

Тщательно промытую пластину осушают струей инертного газа либо путем центрифугирования.

Пример 1. Пластины антимоки- да индия марки ИСЭ-0 защищают слоем 2000 А пиролитического SiOz и пленкой химически стойкого лака, выдерживают в сухой камере над до постоянного веса, Взвешенные с точностью 0,05 мг пластины травят све- жеприготовленным МВТ состава, об.%:

40%-ная плавиковая

кислота3

20Ј-ная винная

кислота59

ЗОХ-ная перекись

водорода38

по приведенной выше методике. Воздушно-сухие пластины выдерживают затем в сухой камере над Рг05 до постоянного веса и по убыли в весе рассчитывают среднюю скорость травления

Тр

где Л га - потеря веса, мг;

d - плотность материала, г/см1 ;

0

5

0

5

0

5

0

45

50

55

S - площадь пластины, см t - время травления, мин.

Результаты определений средней скорости травления приведены в таблице, раздел I.

Пример 2. Пластину анти- монида индия ИСЭ-0 с предварительно .снятым нарушенным слоем защищают с обратной стороны и травят свежеприготовленным супермедленным травите- лем разной степени разбавления по приведенной выше методике. Результаты определения средней скорости травления сведены в таблицу, раздел II.

Пример 3. Пластины антимо- нида индия ИСЭ-0, прошедшие облучение ионами магния, защищают с обратной стороны и травят свежеприготовленными супермедленным травителем состава МВТ t ВК 1:50 по приведенной выше методике в течение 30, 60, 90 с. Часть образцов, облученных той же дозой, обработана при соотношении МВТ : ВК « 1:100 в течение 2 и 3 мин. Результаты определения средней скорости травления сведены в таблицу, раздел III.

Пример 4. В раздел IV таблицы сведены результаты по определению средней скорости травления при соотношении МВТ : ВК 1:100 образцов антимонида индия, имплантированных большей дозой ионов магния. Из сравнения результатов разделов III и IV таблицы видно, что даже при одинаковых степени разбавления и времени травления на скорости травления сказывается степень нарушения струк- туры материала при рдзличных дозах облучения.

Из результатов таблицы следует, что При одной и той же степени разбавления МВТ 20%-ным раствором ВК средняя скорость травления пластин антимонида индия с различными обработкой поверхности «и степенью нарушения ее кристаллической структуры может сильно отличаться. Поэтому достижение прецизионного удаления заданной толщины материала с поверхности обрабатываемых пластин требует предварительного исследования зависимости средней скорости травления пластин с данной обработкой поверхности от степени разбавления. На основании результатов такого предварительного исследования осуществляют выбор соотношения МВТ : ВК и время травления, исходя из конкретно решаемой задачи. Выбор соотношения МВТ ВК должен учитывать факт умень шения скорости травления во времени (см. таблицу, результаты по уменьшению средней скорости травления для одной и той же срепенн разбавления при различных временах травления). Таким образом, выбор соотношения МВТ:ВК должен обеспечивать контролируемое удаление заданной толщины слоя с поверхности пластины за разумный промежуток времени, пока обел нение травящей смеси по действующему началу (МВТ) не приведет к существенному изменению скорости травления. В каждом конкретном случае задача выбора оптимального соотноше- ния МВТ:ВК и времени травления решается путем постановки ряда типооых предварительных экспериментов на пробных образцах с учетом накопленного экспериментального материала.

Способ опробован при изготовлении фоточувствительных элементов на пластинах антимонида индия марки ИСЭ-0. Имплантацией ионов магния дозой 5«Ю см в поверхности пластин соз- дают р - n-переходы. Затем удаляют с поверхности полученных р - п-струк- тур нарушенный слой толщиной 0,15 мкм травлением в смеси МВТгВК 1:50 в течение 30+5 с с точностью +0,025 мкм. Завершают цикл формирования структур и измеряют вольт-амперные характеристики р - п-переходов.

i

,

Величина динамического сопротив- леиия р - n-перехода при нулевом смещении, характеризующая его качество, составляет для исследованных р - п- переходов размерами 80 110 мкм значения 100 МОм, определяемые па-

раметрами использованного полупропол никового материала.

Таким образом, способ разбавления стандартного МВТ 20%-ным растпором ВК при полировании антимонида индия по изобретению обеспечивает супермалые скорости травления и позволяет с достаточно высокой степенью надежности и точности снимать требуемые толщины нарушенных слоев антимоннда индия после ионной Имплантации. При этом обеспечивается формирование требуемого качества границы раздела полупроводник - диэлектрик, пеобхо днмого для создания приборных структур, включающих область р - п-перехо доэ и обладающих высокими параметрами. Используемый в способе разбавленный травитель не токсичен, поскольку на 96-99% представляет собой подный раствор ВК и хорошо сочетается с технологией предыдущих операций так как МВТ используется на одном из этапов формирования приборных структур с р - п-переходами.

Формула изобретения

Способ приготовления раствора для полирования антимонида индия с использованием исходного травнтеля следующего состава, o6.Z:

Плавиковая кис-

лота (40%)2-4

Перекись водорода (30%)38-42 Винная кислота (20%) . 54-60 отличающийся тем, что, с целью повышения воспроизводимости толщины стравливаемого слоя за счет снижения скорости травления, разбавляют исходный травитель в 10-100 раз 20%-ным раствором винной кислоты.

716693378

„..,......J..,..

I.Скорости траплеиия пластин антимонида ин/шя после химико-механической полировки

Травитель, об. ч.Времл трав- Скорость травле(прототип)ления, мин ник мкм/мин

,Av,w.4.MMH..««V.W..M J-rl-ll.ll U - I Уи Т Г ГВ- TL ИШ 1

МВТ.83,19,

МВТ102,97

МВТ103,14

II.Скорости травления пластин антимонида индия с предварительно снятым нарушенным слоем

MTJTtBK 1 :10100,77

МВТ:ВК 1:205О, ЗА

МВТ:ВК 1:5050,13

III.Скорости травления -пластин антимонида индия после имплантации ионов магния дозой D- 5.

НВТ:ВК 1:500,5,0,296

МВТ:ПК 1:501,00,265

МВТ:ВК 1s501,50,205

МВТ:ВК 1:1002,0 0,084

МВТ-.ВК 1:1003,00,062

IV.Скорости травления пластин антимонида индия после имплантации ионов магния дозой Dft 1

МВТ:ВК 1:10070,0707

МВТ:ПК 1:10020,0984

МВТ:ВК 1:10030,0858

ъ w «.м. .««. .«.«.«..«. к. м Д-Т.---1 --га tnrrwi г.--ти 1-м-л шш г-n ш.т-п., «ц диви..ии ,,

Составитель А.Шубин

.Редактор Т.Юрчикова Техред Н.Дидык Корректор Н.Ревская

Заказ А060 ТиражПодписное

ВНИИШ1 Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 11303Г), Иоскна, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Проиэводетвеино-иэдателы:к1Ы комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина,101

Изобретение относится к полупроводниковой технологии н может быть использовано при необходимости прецизионной обработки жидкостными трави- телями структур антнмоннда индия для оптоэлектронных приборов. Целью изобретения является повышение воспроизводнмости толщины стравливаемого слоя за счет снижения скорости травления. Химическое полирование поверхности пластин и структур антимонида индия осуществляют с использованием известного травнтеля, содержащего концентрированные водные растворы плавиковой кислоты, перекиси водорода и винной кислоты при определенном соотношении их объемов. Поскольку разбавление известного травнтеля водой приводит . к утрате полирующих свойств, для понижения скорости травления использован прием разбавления раствором винной кислоты. В этом случае полирующие свойства известного травнтеля сохраняются, а допустимые преде лы его разбавления в Ю-ЮО раз позволяют подбирать скорость травления, необходимую для контролируемого удаления сколь угодно тонких слоев. 1 табл. : 8 (П