ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ АНОДНОГО ОКИСЛЕНИЯ СЛОЖНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ АВ Советский патент 2006 года по МПК H01L21/00 

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов и может быть использовано при создании интегральных схем на полупроводниках А₃B₅.

При изготовлении интегральных МДП-схем на полупроводниках А₃B₅ в частности на антимониде индия, в качестве диэлектрика широко используют пленки собственного окисла, полученные анодным окислением пластины полупроводника в электролите. Такой метод позволяет получать более совершенную границу раздела полупроводник - диэлектрик по сравнению с традиционными методами пиролиза и термического окисления, что крайне важно для успешной работы интегральных МДП-схем.

В качестве электролитов при анодном окислении соединений А₃B₅ в настоящее время используют как водные, так и безводные растворы KOH, KNO₂, KNO₃. Однако анодирование в таких электролитах не позволяет получать совершенную границу раздела полупроводник - анодный окисел с малой плотностью поверхностных состояний; малую пористость анодного окисла, пригодные для изготовления больших интегральных МДП-схем с высокой степенью интеграции.

Известен электролит для анодирования полупроводников А₃B₅, в частности антимонида индия, включающий диметилформамид, глицерин и персульфат аммония. Анодирование антимонида индия в указанном электролите позволяет получать наиболее совершенную границу раздела полупроводник - анодный окисел с низкой плотностью поверхностных состояний (но не менее 2•10¹¹ см^-2).

Однако для успешной работы многих интегральных схем на антимониде индия, в частности приборов с зарядовой связью (ПЗС), плотность поверхностных состояний не должна превышать значение 9•10¹⁰ см^-2, что не удается получить анодированием полупроводника в известных электролитах.

Целью настоящего изобретения является уменьшение плотности поверхностных состояний на границе раздела полупроводник - анодный окисел и улучшение электрофизических характеристик анодного окисла.

Указанная цель достигается тем, что в электролит для анодирования полупроводников А₃B₅ дополнительно вводят галогеносодержащее соединение, при этом содержание его выбирают таким, чтобы не происходило растворения полупроводника в процессе анодирования, а именно 0,0001-0,01 вес.%.

Введение в любой электролит для анодирования полупроводников А₃B₅ галогеносодержащего соединения в указанных пределах обеспечивает получение стабильных однородных окисных пленок с совершенной границей раздела полупроводник - окисел и способствует значительному снижению плотности поверхностных состояний и уменьшению пористости анодного окисла.

Были приготовлены электролиты пяти составов, содержащие каждый, вес.%: диметилформамид 70, персульфат аммония 0,5, отличающиеся друг от друга содержанием фтористого аммония, введенного в качестве галогеносодержащего соединения, равным в каждом электролите последовательно 0,0000; 0,0001; 0,005; 0,01; 0,1 вес.%. При этом содержание глицерина составляло дополнительную до 100% часть в каждом электролите.

Анодирование монокристаллического антимонида индия с концентрацией носителей ˜10¹⁴ см^-3 при 77К и ориентацией [111] проводилось в указанных электролитах в вольтстатическом режиме при комнатной температуре и дневном освещении.

Контроль за величиной плотности поверхностных состояний и других характеристик анодного окисла осуществлялся с помощью измерения вольт-фарадных характеристик тестовых МДП-конденсаторов, изготовленных термическим напылением в вакууме алюминиевых электродов размерами 0,7×0,7 мм² на анодированную поверхность антимонида индия.

Измерения проводились при 77К на частоте опорного сигнала 1 мегагерц.

Данные сведены в таблицу.

Данные таблицы подтверждены актом испытаний. Добавление в электролит вместо NH₄F хлористого аммония приводит к аналогичным результатам.

Как видно из таблицы, добавление галогеносодержащего соединения в электролит для анодирования антимонида индия приводит к значительному уменьшению плотности поверхностных состояний на границе раздела антимонид индия - окисел, не изменяя высоких электрофизических характеристик анодного окисла, при этом уменьшается пористость и увеличивается электрическая прочность анодного окисла.

 Добавка NH₄F, вес.%Напряжение анодирования, ВВремя анодирования, минТолщина окисла, Å Емкость окисла, пФ/см²Плотность поверхностных состояний, см^-2Пористость, см^-2Электрическая прочность, В/см0,0000701018508.25•10⁴2,3•10¹¹101,5•10⁶0,0001701019208,20•10⁴8,9•10¹⁰92,2•10⁶0,005701018908,25•10⁴8,6•10¹⁰72,4•10⁶0,01701019108,21•10⁴9,0•10¹⁰82,1•10⁶0,17010Окисел неоднородный вследствие подтрава полупроводника

Оптимальная добавка галогеносодержащего соединения находится в пределах 0,0001-0,01 вес.%; при дальнейшем увеличении ее начинается процесс растворения полупроводника и анодный окисел получается неоднородным.

Более низкие значения плотности поверхностных состояний на границе раздела полупроводник - анодный окисел позволяют получать МДП-приборы с большим временем релаксации, что крайне важно для успешной работы многоэлементных ПЗС на полупроводниках А₃B₅.

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов и может быть использовано при создании интегральных схем на полупроводниках А₃В₅. Сущность: электролит содержит диметилформамид, персульфат аммония и глицерин. Кроме того, он дополнительно содержит галогеносодержащую соль аммония, а именно фтористый аммоний или хлористый аммоний, при следующем соотношении ингредиентов, вес.%: диметилформамид 50-80, персульфат аммония 0,3-0,5, галогеносодержащая соль аммония 0,0001-0,1, глицерин - остальное. Технический результат: уменьшение плотности поверхностных состояний на границе раздела полупроводник - анодный окисел.

Электролит для анодного окисления сложных полупроводниковых соединений А₃В₅, содержащий диметилформамид, персульфат аммония и глицерин, отличающийся тем, что, с целью уменьшения плотности поверхностных состояний на границе раздела полупроводник - анодный окисел в процессе анодирования, он дополнительно содержит галогеносодержащую соль аммония, а именно фтористый аммоний или хлористый аммоний при следующем соотношении ингредиентов, вес.%:

Диметилформамид50-80Персульфат аммония0,3-0,5Галогеносодержащая соль аммония0,0001-0,1Глицериностальное