Техническая документация литература

 


Билеты
Производственная система
Бережливое производство
Электротехнические материалы
Силовые кабели
Силовые полупроводниковые приборы
Выключатели переключатели
Рубильники и пускатели
Реле
Датчики
Трансформаторы
Пусконаладочные работы
Ремонт бытовых электроприборов
Асинхронные двигатели
Автоматизация производства
Телефонные станции
Справочник по радиоэлектронике
Ремонт телевизоров
Ремонт устройств РЗиА
Электробезопасность 5 группа
Физико-химические методы обработки поверхности полупроводников
  Карта сайта

 
Химическое травление полупроводниковых соединений

При химическом травлении полупроводниковых соединений типа АШВУ необходимо учитывать специфические свойства образующихся продуктов реакции. Это связано с тем, что при окислении таких полупроводников возможно образование окисных соединений как трех- и пятивалентных форм элемента В' (Аз, Р, 5Ь), так и трехвалентной формы окисных соединений элемента Аш (Са. 1п). Образующиеся окислы могут существовать в нескольких модификациях. В зависимости от кислотности среды окислы при растворении переходят в гидроокиси, способные проявлять амфотерные свойства. Это обстоятельство обусловливает различную растворимость и способность к комплексо-образованию продуктов окисления соединении АШВУ в кислых или щелочных средах.
Растворение полупроводника по электрохимическому механизму складывается также из двух сопряженных реакций, протекающих на поверхности подложки: анодной — атомов поверхности полупроводника в раствор 1 виде ионов и катодной — протекание какого-либо восстановительного процесса. Суммарная скорость всего процесса растворения полупроводника определяется одной из этих реакций. Анодная реакция связана с разрывом связен кристаллической решетки, а катодная с инъекцией дырок. Дислокации и другие дефекты кристаллической структуры ослабляют, как правило, связи атомов в; решетке, поэтому травление с анодным контролем на разных участках поверхности протекает с различной скоростью. Травнтели с анодным контролем мало] пригодны для полирования и применяются преимущественно в селективном травлении. Для получения зеркально-гладкой поверхности необходимо выбирать составы травителей с катодным контролем.
Все составы травителей, используемые для химического полирования подложек полупроводников, можно условно разделить на три основные группы по природе окисляющих агентов -и растворителем:
а) кислотные: окислители НМОз, И202, Ре3+ и др.; среды — водные растворы кислот ИР, НС1, ИгЗО, МзРО-1, НС10.ь СНзСООН;
б) щелочные: окислители Н202, галогены (С12, Вг2, Л2), гипохлорит и гипобромнт натрия или калия, комплексные ионы [Ре(СХ)б]3-; среды — водные растворы КОН, ОН, Н4ОН и др.;
в) растворы галогенов (С12, Вг2, Л2) в воде, в органических ч других кислотах, в органических растворителях (спирты, эфиры).
В растворы травителей иногда вводят специальные добавки, в качестве которых могут служить металлы, их соли, некоторые окислы и другие неорганические и органические вещества. Назначение таких добавок разнообразно. Например, введение в растворы травителей органических кислот (винной, лимонной, молочной, уксусной, щавелевой и др.) способствует, как отмечалось, образованию хорошо растворимых комплексных соединений и предотвращает образование трудно растворимых продуктов реакции. Добавки нитрит-ионов в травители для 31 и Ое повышают концентрацию окислителей в растворе, что, в свою очередь, ускоряет стадию окисления полупроводника и повышает сглаживающую способность травителя и т. д.
Способ приготовления травителя. Значительный разброс и не воспроизводимость в получении стабильных результатов химического полирования подложек полупроводников объясняется и тем, что для приготовления травителей используют кислоты различной концентрации. Так, например, для химического травления полупроводников применяют азотную кислоту концентрации от 55 до 96%, фтористоводородную от 35 до 50% и т. д. В настоящее время установлено, что концентрация исходных кислот, из которых готовят полирующие растворы травителей, должна быть следующей, %: азотная кислота 70—72, фтористоводородная 45—49, уксусная 99,8 (ледяная), серная 93—95, соляная 35—38, фосфорная 85—88. При меньшей концентрации указанных кислот наблюдается уменьшение скорости растворения и эффекта сглаживания неровностей поверхности подложек. Например, для достижения наибольшего эффекта сглаживания неровностей поверхности подложек в травителях на основе азотной кислоты рекомендуется брать ее с концентрацией 90—96%, когда число недиссоциированных молекул Н1Ч'Оз максимально, поскольку в первичной реакции окисления полупроводника участвуют недиссоциированные молекулы Н^'Оз. Содержание недиссоциированных молекул НХОз зависит от ее концентрации, и эта зависимость проходит через максимум в области концентрации 95%.
Следует также обращать внимание на температуру исходных кислот, температуру травители 'после приготовления, на стабильность и время выдержки- раствора. Во многих случаях необходимо стремиться к поддержанию температуры 293±3 К. Как правило, травители должны готовиться непосредственно перед проведением химического полирования и использоваться после выдержки не менее 30 мин; для бром-метанольных травителей и других составов, содержащих органические вещества (когда компоненты раствора находятся в молекулярном состоянии), необходимое время выдержки раствора составляет 5—6 ч. Время выдержки приготовленного травителя после смешения кислот прежде всего необходимо для создания постоянной температуры 293±3 К, а также для установления химического равновесия в растворе. Известно, что при соединении таких кислот, как азотная и фтористоводородная, в растворе происходят молекулярные взаимодействия, приводящие к изменению степени диссоциации, гидратации и полимеризации плавиковой кислоты в зависимости от концентрации кислот в растворе; от этого зависит активность и реакционно способность травителя. После 30 мин выдержки в растворе устанавливается равновесие и травитель пригоден для практического использования. Суточная выдержка свежеприготовленного травителя приводит к некоторому уменьшению скорости травления; свежеприготовленный травитель недельной выдержки в значительной мере утрачивает свои полирующие свойства и возрастает селективность его действия.
Способ приготовления травителя предусматривает постепенное и последовательное добавление небольшими объемами компонентов с большой плотностью в раствор меньшей плотности с быстрым перемешиванием, не допуская чрезмерного повышения температуры. Обычно требуемый рабочий объем травителя готовят и заливают в тот реакционный сосуд, который используют для химического полирования.
В некоторых случаях, например, при приготовлении- травите-лей на основе концентрированных кислот происходит обильное газо-выделение. Газовые пузырьки, покрывая поверхность пластин, обусловливают брак при химической полировке (точки, бугорки и др.). Поэтому перед употреблением такие травители обезгаживают при 303-=-313 К в течение 1 ч либо при комнатной температуре путем фильтрации в вакууме (воронка Шотта № 3, 4). Интенсификация процесса обезгаживания травителя и стабилизация его свойств достигаются также при обработке травителя ультразвуком (например, в установке УЗУ-02 ^ течение не менее 5—10 мин).
Большое влияние на эффективность химического полирования оказывает стабильность состава травителя в процессе полирования, особенно в промышленных условиях, когда в определенном объеме травителя полируют партию пластин (20 шт. и более). Экспериментально определяют «емкость» или коэффициент полезного использования травителя — максимальное количество подложек полупроводника, которое можно отполировать в заданном объеме травителя без существенного изменения его полирующих свойств. Для этого следует предварительно установить зависимость скорости травления и качества поверхности пластин от количества ранее растворенного полупроводника в данном объеме травителя. В некоторых случаях возможна корректировка состава травителя, например добавлением окислителя или растворителя.
При подборе составов травителен и выборе оптимальной концентрации компонентов следует обращать особое внимание на чистоту применяемых кислот и других химических реагентов. Примеси, имеющиеся в исходных реагентах, из которых готовят растворы травителен, могут легко адсорбироваться на чистой поверхности подложек полупроводников. Наибольшую опасность представляет осаждение на поверхности, подвергаемой травлению, ионов металла, присутствующих в травителе. Концентрация ионов таких металлов, как медь, железо, золото, серебро, может составлять от Ю12 до 1015 атом/см3. Ионы, адсорбированные на поверхности р-н-переходов во время травления, могут увеличить токи утечки, уменьшить коэффициент усиления и напряжение пробоя. Попадая в объем полупроводника, например, при последующей диффузии, атомы многих металлов вызывают изменение обратной вольт-амперной характеристики.
Адсорбция примесей из недостаточно чистых растворов при химической обработке влияет и на образование дефектов при травлении, приводит к браку полированных подложек, уменьшает скорость травления и повышает избирательность действия полирующего травителя. Поэтому для химической обработки поверхности подложек полупроводников необходимо использовать особо чистые химические вещества. Высокая их стоимость окупается достижением стабильных и надежных результатов как на стадии обработки подложек, так и при изготовлении приборов и схем. Из рис. 2.9 видно, что содержание примесей в некоторых особо чистых реагентах (ОСЧ), применяемых наиболее часто при обработке полупроводников, не превышает Ю^-МО-6 %, что соизмеримо с чистотой самих полупроводниковых материалов.
Для практических целей удобно пользоваться составами травителей в объемном соотношении компонентов. Точность приготовления составов растворов должна обеспечивать разброс в значении скорости полирования не более ±10%. Для специальных целей, например, тонкого послойного травления эпитаксиальных или диффузионных структур, точность приготовления травителей должна быть ещё выше.


Меню раздела


Требования к полупроводниковым материалам
Требования к полупроводниковым подложкам
Методы контроля ориентации, качества поверхности подложек
Методы контроля и исследования содержания остаточных загрязнений
Основные технологические процессы физико-химической обработки
Классификация методов химической обработки поверхности полупроводников
Краткие сведения о процессах растворения и химического полирования проводников
Предельная плотность диффузионного потока
Теория конвективной диффузии
Основные параметры, определяющие эффективность ХДП и качество поверхности подложек
Влияние химического состава, электрофизических свойств
Химический состав травителя и способ его приготовления
Химическое травление полупроводниковых соединений
Влияние предшествующей обработки подложек полупроводников
Технологические условия и устройства для химико-динамического полирования
Состояние поверхности подложки после химического полирования
Химико-механическое полирование полупроводниковых подложек
Химико-механическое полирование кремния и германия
Химико-механическое полирование полупроводниковых соединений типа АШВУ
Химико-динамическое полирование подложек из кремния и германия
Химико-динамическое полирование полупроводниковых подложек соединений типа АШВУ
Химическое травление легированного арсенида
Процесс химического полирования подложек
Совмещенная технология обработки поверхности полупроводников
Межоперационная очистка подложек
Финишная очистка подложек и соединений типа ЛШВУ
Ионно-плазменные процессы финишной очистки
Плазмохимическое травление поверхности полупроводников
Влияние качества обработки поверхности подложек
Краткие сведения об анодных процессах на полупроводниках
Анодное окисление полупроводников
Особенности анодных процессов на полупроводниках при периодическом токе
Анизотропное травление
Получение микрорельефа локальным травлением
Составы анизотропных травителей
Получение тонких пластинок и мембран
Фотохимическое травление
Выявление р-л-переходов и границ в эпитаксиальных структурах
Выявление дислокаций
 

© 2011 Разработано специально для texnlit.ru, все права защищены.
Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник.