Травитель для выявления дислокаций в кремнии на плоскости (100) Советский патент 1982 года по МПК C30B33/00 

Изобретение относится к химической обработке полупроводниковых маттериалов и может быть использовано finn выявления дислокаций в монокристаллах и эпитаксиальных слоях кремния, ориентир рванных по плоскости (100), с целью контроля их качества.

Известен травитель для выявления дефектов упаковки окисленной поверхности кремния, а также дислокаций и свирлдефектов в монокристаллах кремния ориентации (100) и (111), отличительной особенностью которого является малая скорость травлений ( мкм/мик/l) DlОд11ако состав травителя сложный (в него входят 6 компонентов) - HNO, HF, СгО, Cu(NO),-3H,, СНзСООН, для выявления четкой картины необходимо удалять с поверхности (100) слой, толщиной не менее 20 мкм.

Наиболее близким по составу к предлагаемому является травитель Шиммеля, представляющий собой водный раствор, состоящий из 2 об.ч. фтористоводородной кислоты HF и 1 об.ч. 1м раствора хромового ангидрида CrOj, т.е. содержащий:HF 365 г/л и СгО,, 30,5 г/л 12 .

Для выявления дислокаций этим травителем необходимо время 6-7 мин, за которое с поверхности образца стравливается слой материала толщиной 14-15 мкм, т.е. использование данного травителя также приводит к удалению поверхностного слоя значительной толщины.

Цель изобретения - уменьшение толщины стравливаемого слоя при выявлении дислокаций в эпитаксиальном кремнии.

Указанная цель достигается тем, что травитель для выявления дислокаций на кремнии на плоскости (100) , содержащий 49%-ную фтористоводородную кислоту, хромовый ангидрид и воду, содержит указанные компоненты в следующем соотношении, г/л:

20

49%-ная фтористоводородная 1 ислота 520-532

Хромовый ангидрид 22-24

ПодаДо литра

Предлагаемый травитель позволяет выявлять четкую дислокационную структуру материала при травлении с высокой скоростью (до 2 мкм/мин), но при этом толщина удаляемого слоя не превышает 3 мкм для эмитаксиальных слоев и 5 мкм для монокристаллов,

т.е. толщина удаляемого слоя снижена в 5-6 рдз по сравнению с известными травителями. Это преимущество предлагаемого травителя позволяет использовать его для выявления дислокационной структуры эпитаксиальных слоев кремния, при использовании его для выявления дислокационной структуры в монокристаллах кремния повышается производительность процесса и экономится кремний и химический реагент.

Пример. 1. Во фторпластовый стакан помещают 49%-ого HF 140 мл и ,3%-ого раствора в воде 10мл

Полученный травитель содержит ,HF 526 г/л, СгОз 23 г/л. Образецэпитаксиальную структуру с кристаллографической ориентацией (100) опускают в травитель и выдерживают 1,5 мин при постоянном помешивании. После этого образец промывают дистилВид образца

Состав травителя, г/л

лированной водой и просушивают. Выявленная дислокационная структура эпитаксиального слоя представлена на фиг. 1.

Пример 2. Образец, вырезанный из монокристаллического кремния и ориентированный по плоскости tlOO), предварительно шлифованный и химически полированный/ помещают в травитель, состоящий из 49%-ого HF 280 глл и 33,3%-ого раствора CrOj в воде 20 мл, т.е. содержащий HF 526 г/л и г/л. Образец при постоянном помешивании выдерживают в травителе 3 мин, промывают дистиллированной водой и просушивают. Выявленная травлением дислокационная структура образца показана на фиг. 2.

Данные, характеризующие зависимость четкости картин травления от составов травителя, приведены в таблице.

Т

Результаты травления

Эпитаксиальная структура

То же

526 HF

23СгО. 532 HF

24СгО,

Объемный монокристалл

данных таблицы можно сделать вывЬд, что оптимальным составом травителя является раствор, содержаний HF 526 г/л и СгОз 23 г/л.

Предлагаемый травитель для выявления дислокаций опробован на эпитаксиальных структурах марок

15 КЭФ 55 КЭФ 2,2

60 400ЭКЭСО, 01 .° 4003КЭСО, 01

Дислокации не выявляются

Дислокации выявляются в вид мелких ямок травления, подс которых несколько затруднен

Четкая картина травления, позволяющая легко оценить плотность дислокаций

Наряду с дислокационными ямками травления появляются отдельные фигуры травления недислокационного происхождния. Это затрудняет подсчет плотности дислокаций

Дислокации не выявляются, поверхность образца покрыта окисной пленкой и фигурами травления недислокационного происхождения

Четкая картина травления, позволяющая легко оценить плотность, дислокаций

45 КЭФ 7,5 12КЭФ 4,5 °, 400 ЭКЭС 0,01 °

400 ЭКДБ 10

и образцах монокристаллического кремния п и р-типа.

Описанный травитель наряду с обеспечением контроля плотности дислокаций в эпитаксиальных слоях и монокристаллах кремния позволяет значительно сократить время травления и уменьшить толщину стравливаемого с поверхности .слоя материала, что ускоряет операцию контроля плотност дислокации и приводит к экономии кремния. Внедрение настоящего травителя в промьтшенное производство монокри таллического кремния и крупносерийного производства эпитаксиальных структур кремния обеспечивает получение экономического эффекта в разм ре 50 тыс,руб./год. Формула изобретения Травитель для выявления дислокаций в кремнии на плоскости (100), содержащий 49%-ную фтористоводородную кислоту, хромовый ангидрид и воду, отличающийся

,.--::,

V- ;...,-..-:f.. - -:rfg,-.

.:Л :.;rtsi. &: .;;..:.

-- - Щ:-::

V.....- V-. . :,- .-.%: .

mmm 4 --f№

§ ----v v-v V fc ,v.- tM .

Ш - :--: 1-- k:6lS i ;Vr.V: ::--; .V-/.:.

v;

.;.

,/

:

«I-.;-- (i

ч.

i ;.-.-.Ч. 4

«л/ тем, что, с целью уменьшения толщины стравливаемого слоя при выявлеНИИ дислокаций в эпитаксиальном кремнии, он содержит указанные компоненты в следующем соотношении, 49%-ная фтористоводородная кислота 520-532 Хромовый ангидрид22-24 ВодаДо литра Источники инфо1 ации, принятые во внимание при экспертизе . 1. Jenkins М. W. А new preferential etch for defects in silicon crystals, j. Elektrochem. 56с.Г1977, 124, 5, p. 757-762. 2. Schimmel D. G. Defekt etch for 100 sil icon evaluation.- j. Electruchem. SocT 1979, 126, 3, 479-483 (прототап).