Состав полирующего травителя для химико-механической полировки теллурида кадмия-цинка

Авторы патента:

H01L21/306 - обработка химическими или электрическими способами, например электролитическое травление (для образования диэлектрических пленок H01L 21/31; последующая обработка диэлектрических пленок H01L 21/3105)

C23F1/30 - для травления других металлических материалов

Владельцы патента RU 2627711:

Акционерное общество "НПО "Орион" (RU)

Изобретение относится к обработке поверхности теллурида кадмия-цинка химико-механическим полирующим травлением. Предложенный состав включает серную кислоту, перекись водорода, воду, этиленгликоль и глицерин, при следующем соотношении компонентов, объемные доли: серная кислота (98%) – 7, перекись водорода (30%) – 1, вода – 1, этиленгликоль - 3,5, глицерин - 3,5. Изобретение обеспечивает полирующее травление теллурида кадмия-цинка с образованием однородной поверхности с шероховатостью в среднем не более 7 нм. 3 ил.

Изобретение относится к материаловедению, в частности к области обработки поверхности теллурида кадмия-цинка (КЦТ) ориентации (111) химико-механическим полирующим травлением.

При изготовлении полупроводниковых приборов качество антиотражающего покрытия (АОП), нанесенного на поверхность КЦТ, зависит от ее дефектности. Для улучшения адгезии на границе раздела КЦТ-АОП необходимо, чтобы перед проведением процесса нанесения АОП шероховатости поверхности были минимальны. Лучшим способом подготовки поверхности является полирующее химико-механическое травление.

Целью данного изобретения является улучшение состава травителя, которое позволяет вести процесс полирующего химико-механического травления для получения более равномерного съема материала по всей площади поверхности теллурида кадмия-цинка.

Процесс полирующего травления может иметь место только в случае гомогенности физико-химических свойств обрабатываемой поверхности. Для гомогенизации поверхности необходимо обеспечить условия, при которых скорость электронного обмена между гетерогенными в физико-химическом отношении точками поверхности будет больше или равна скорости электронного обмена между этими точками и реагентами (травителем) в растворе.

Согласно известным теориям эффект химического полирующего травления может быть достигнут при условии, если в процессе травления вблизи поверхности образуется вязкая пленка из продуктов растворения полупроводников. Этот тип пленки является гомогенной.

Поэтому на практике для достижения эффекта полирующего травления обычно используют концентрированные вязкие растворы, часто с добавками ингибиторов.

Процесс полирующего травления осуществляется за счет относительно малого содержания растворителя по сравнению с окислителем, то есть процесс растворения полупроводникового материала протекает в диффузионном режиме, при этом вблизи поверхности образуется вязкая пленка из продуктов растворения полупроводникового материала. Растворение полупроводникового материала в системе кислот зависит от стадии окисления поверхности и последующего растворения окисла (в заявляемом изобретении растворение теллурида кадмия-цинка происходит за счет появления активного атомарного кислорода в процессе реакций взаимодействия:

H₂SO₄+H₂O₂=H₂SO₅+H₂O; H₂SO₅=H₂SO₄+2O*).

Для растворения образующихся на поверхности оксидов целесообразно добавлять в травитель комплексообразователь (в заявляемом изобретении функцию комплексообразователя выполняет этиленгликоль и глицерин). Различные многоосновные спирты (например, этиленгликоль, глицерин), благодаря высокой вязкости и малой константе ионизации, уменьшают скорость растворения, что очень важно при полирующем травлении. Таким образом, процессы растворения полупроводниковых материалов в области полирующих составов протекают по окислительно-гидротационному механизму.

В кислых растворах подавляется диссоциация органических веществ, которые являются комплексообразователями. Поэтому на практике для достижения эффекта полирующего травления подбирается пара: неорганическая кислота - комплексообразователь.

Прототипом данного изобретения является патент RU №2574459.

При использовании состава полирующего травителя по этому патенту съем материала по краю поверхности структуры был больше, чем по ее центру (фиг. 1), так как при травлении в продуктах реакции оставался окислитель и он взаимодействовал с полупроводниковым материалам по краям структуры.

Задача изобретения - улучшение химического состава для химико-механического полирующего травления теллурида кадмия-цинка, который обеспечивает полирующее травление с равномерным съемом материала по всей плоскости поверхности структуры при шероховатости поверхности в среднем не более 7 нм.

Задача решается за счет того, что состав для химико-механического полирующего травления теллурида кадмия-цинка представляет из себя систему из 7 об. частей H₂SO₄ (98%), 1 об. части H₂O₂ (30%), 1 об. части H₂O, 3,5 об. частей этиленгликоля (чда), 3,5 об. частей глицерина (чда).

Основа состава для нашего травителя была взята из кремниевой технологии для окисления верхнего слоя кремниевых пластин - серная кислота и перекись водорода.

Серная кислота взаимодействуя с перекисью водорода образует пероксомоносерную кислоту (кислота Каро), которая является сильным окислителем:

H₂SO₄+H₂O₂=H₂SO₅+H₂O.

Раствор этой кислоты не стабилен и разлагается по следующей реакции:

H₂SO_{5(раствор)}=H₂SO₄+2O*.

Активный кислород окисляет теллур, кадмий и цинк по следующим реакциям:

Те₂+2O₂*=2TeO₂;

2Zn+O₂*=2ZnO;

2Cd+O₂*=2CdO.

Добавление дополнительной серной кислоты способствует растворению оксидов и выведению их из зоны реакции.

Взаимодействие серной кислоты с оксидами происходит по следующим реакциям:

ZnO+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂O;

CdO+H₂SO₄=CdSO₄+H₂O.

К этой системе H₂SO₄-H₂O₂ добавили этиленгликоль и глицерин. Необходимость использования органических комплексообразователей (этиленгликоля и глицерина) обусловлена тем, что они являются многоосновными спиртами, имеют высокую вязкость и способствуют созданию условий, определяющих скорость травления, когда одной из стадий становится диффузионный режим.

Добавление этиленгликоля и глицерина, во-первых, увеличивают вязкость раствора, что способствует удержанию травителя на поверхности полировальника и улучшает смачиваемость поверхности образца и увеличивает продолжительность контакта травителя с пластиной.

Во-вторых, происходит реакция окисления этиленгликоля до диоксана:

и, в-третьих, продукты окисления глицерина окисляются диоксаном до щавелевой кислоты с разрывом химической связи углерод-углерод и исключают присутствие диоксана и участие его в дальнейших реакциях,

Образовавшаяся щавелевая кислота может вступать в реакцию с оксидами металлов, образуя растворимые соли.

Таким образом, процессы растворения полупроводниковых материалов в области полирующих составов протекают по окислительно-гидротационному механизму. В кислых растворах подавляется диссоциация органических веществ, которые являются комплексообразователями. Поэтому на практике для достижения эффекта полирующего травления подбирается пара: неорганическая кислота (серная кислота) - комплексообразователь (этиленгликоль-глицерин).

При соблюдении объемных соотношений 7 об. частей H₂SO₄ (98%), 1 об. части Н₂О₂ (30%), 1 об. части H₂O, 3,5 об. частей этиленгликоля, 3,5 об. частей глицерина и скорости подачи травителя на полировальный диск 1 капля в 4 секунды обеспечивается равномерный съем материала по всей плоскости поверхности пластины (фиг. 2) и обеспечивается шероховатость поверхности не хуже чем 7 нм (патент RU №2574459 (фиг. 3)).

Таким образом, для осуществления полирующего травления состав отвечает следующим требованиям:

- процесс растворения полупроводникового материала протекает в диффузионном режиме, поэтому процесс полирования поверхности проходит с минимальной скоростью;

- за счет того что радиус кривизны неровностей при дуффузионном режиме намного меньше толщины диффузионного слоя, искривление растворяющейся поверхности не будет оказывать существенного влияния на скорость переноса вещества внутри диффузионного слоя, и шероховатость поверхности будет минимальна.

Каждый из перечисленных признаков необходим, а вместе они достаточны для решения задачи изобретения.

Технический результат изобретения заключается в получении высококачественной поверхности теллурида кадмия-цинка с равномерным съемом материала по всей поверхности пластины для улучшения качества нанесения АОП при изготовлении фотоэлектронных приборов.

Сущность изобретения: для полирующего травления используют раствор теллурида кадмия-цинка, имеющий содержание следующих компонентов, объемные доли: серная кислота (98%) - 7; перекись водорода (30%) - 1; вода - 1; этиленгликоль - 3,5, глицерин - 3,5.

В качестве примера осуществления изобретения приведем испытанный состав для химико-механического полирующего травления теллурида кадмия-цинка в составе следующих компонентов, объемные соотношения: серная кислота (98%) - 7; перекись водорода (30%) - 1; вода - 1; этиленгликоль - 3,5, глицерин - 3,5.

В качестве образцов использовались пластины теллурида кадмия-цинка ориентации (111). Наличие полирующего эффекта травления устанавливалось наблюдением поверхности образцов после химико-механического полирования методом профилограмм (DickTak) и методом атомно-силовой микроскопии (АСМ).

Предлагаемый состав травителя позволяет получать полирующий эффект на пластинах теллурида кадмия-цинка ориентации (111) с равномерным съемом материала всей площади поверхности.

Состав полирующего травителя для химико-механической полировки теллурида кадмия-цинка, включающий серную кислоту, перекись водорода, воду, этиленгликоль и глицерин, при следующем соотношении компонентов, объемные доли: серная кислота (98%) – 7, перекись водорода (30%) – 1, вода – 1, этиленгликоль - 3,5, глицерин - 3,5.

Использование: для создания металлстимулированным травлением полупроводниковых структур с развитой поверхностью. Сущность изобретения заключается в том, что способ формирования нитей кремния металлстимулированным травлением с использованием серебра заключается в выращивании слоя пористых кремниевых нанонитей химическим травлением монокристаллического кремния с кристаллографической ориентацией поверхности пластины (100) р-типа проводимости в местах, покрытых серебром, в растворе, содержащем плавиковую кислоту, перекись водорода, с дальнейшим промыванием в 65%-ном растворе азотной кислоты для удаления частиц серебра и продуктов реакции, удельное сопротивление пластин как р-, так и n-типа проводимости находится в диапазоне от 10 мΩ·см до 12 Ω·см, раствор для травления содержит деионизованную воду, объем которой составляет 1/10 часть раствора для травления HF:H2O2:H2O с соотношением компонентов 25:10:4 соответственно, и серебро с концентрацией в растворе от 2,9·10-4 до 26·10-4 моль/л.

Электролит для анодного окисления полупроводниковых соединений на основе aiiibv // 2621879

Изобретение относится к области микроэлектроники и может найти применение при формировании оксидных слоев в технологии МДП-приборов. Электролит для анодного окисления полупроводниковых соединений на основе AIIIBV включает ортофосфорную кислоту и глицерин.

Способ изготовления элементов с наноструктурами для локальных зондовых систем // 2619811

Изобретение относится к технологии микроэлектроники и может быть использовано для изготовления функциональных элементов наноэлектроники. Техническим результатом является возможность совмещения острия зонда с выполняемой на нем наноструктурой на предопределенных расстояниях 0-50 нм от оконечности острия.

Состав селективного травителя для теллурида кадмия-ртути // 2619423

Изобретение относится к области обработки поверхности теллурида кадмия-ртути ориентации (310) химическим селективным травлением. Cостав для селективного травления теллурида кадмия-ртути содержит ингредиенты при следующем соотношении, в объемных долях: 25%-ный водный раствор оксида хрома (VI) (CrO3) – 24, концентрированная соляная кислота (HCl) – 1, 5%-ный раствор лимонной кислоты – 8.

Установка для отмывки пластин // 2618492

Изобретение относится к оборудованию для производства полупроводниковых приборов и может быть использовано для операции обезжиривания и отмывки пластин. Технический результат выражается в снижении себестоимости и трудоемкости процесса отмывки за счет того, что установка для отмывки пластин выполнена в виде камеры, состоящей из верхнего и нижнего отсеков, соединенных патрубком, нижний отсек камеры предназначен для растворителя, а в верхнем отсеке установлена кассета с обрабатываемыми пластинами, при этом дно верхнего отсека выполнено наклонным, в нижней точке наклонного дна расположен вход в сливной патрубок, выход которого размещен в нижнем отсеке камеры, а верхняя часть сливного патрубка расположена на уровне верхнего края пластин в кассете, камера снабжена патрубком-холодильником, расположенным в верхнем отсеке, и нагревательным элементом, расположенным под нижним отсеком.

Способ подготовки кристаллической или поликристаллической подложки под металлизацию // 2617461

Изобретение относится к радиоэлектронике, а точнее к технологии производства печатных плат. Сущность способа подготовки кристаллической или поликристаллической подложки под металлизацию заключается в том, что кристаллическую или поликристаллическую подложку стандартным образом шлифуют, на подложку наносят фоторезист, который затем засвечивают и травят, фоторезист покрывают маской и активным металлом для снятия заряда, создают внедренные дислокации, для чего выбранный металл обрабатывают потоком ионов от ионного ускорителя и после активации подложки маску и активный металл смывают жидким веществом, не реагирующим с активирующим металлом.

Состав селективного травителя для химических процессов утонения кремниевых пластин // 2615596

Изобретение относится к составам селективных полирующих травителей, используемых в процессах химического утонения эпитаксиальных кремниевых пластин при производстве полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.

Устройство крепления, позиционирования и маскирования кристаллов в технологии химического утонения кремния // 2612296

Изобретение используется в технологии химического утонения кремния при производстве формирователей видеосигналов для приборов с зарядовой связью, освещаемых с обратной стороны.

Способ определения температуры пористого слоя по изменениям показателя преломления при адсорбции // 2602421

Изобретение относится к области измерений температуры тонких поверхностных слоев, в частности пористого диэлектрического слоя в химической промышленности (катализ), при изготовлении оптических и химических сенсоров, а так же в процессе криогенного травления диэлектриков в технологии микроэлектроники.

Способ изготовления чувствительных элементов датчиков концентрации газа // 2597657

Изобретение относится к изготовлению средств выявления примесей газов и определения концентрации газов в воздушной среде. Способ изготовления чувствительных элементов датчиков концентрации газа согласно изобретению включает нанесение диэлектрической пленки на лицевую сторону кремниевой подложки, формирование на пленке структуры чувствительных элементов и создание тонких диэлектрических мембран методом анизотропного травления кремниевой подложки с обратной стороны, проводимого в два этапа, первый до нанесения диэлектрической пленки, а второй после завершения всех операций формирования структуры чувствительных элементов с предварительной защитой от травителя лицевой стороны подложки, при этом первый этап травления проводят сначала в водном растворе смеси этилендиамина с пирокатехином, а затем в водном растворе гидроокиси калия, а второй этап проводят только в водном растворе смеси этилендиамина с пирокатехином.

Состав селективного травителя для теллурида кадмия-ртути // 2619423

Способ осветления и удаления шлама с поверхности самарий-кобальтовых магнитных сплавов // 2618048

Изобретение относится к обработке поверхности самарий-кобальтовых магнитных сплавов после электроискровой вырезки. Способ осветления и удаления шлама с поверхности самарий-кобальтовых магнитных сплавов включает последовательную обработку с наложением ультразвуковых колебаний в водных растворах с межоперационной промывкой.

Способ удаления цинка с оцинкованной стали // 2599061

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для переработки отходов оцинкованной стали. Способ включает обработку отходов оцинкованной стали водным раствором, содержащим 250 г/л соляной кислоты и 2,5 г/л гексаметилентетрамина, в котором при температуре 10-40°С в течение 20-30 мин выдерживают отходы оцинкованной стали, после чего насыщенный цинком водный раствор сливают и извлекают стальные отходы.

Селективный травитель для снятия оловянно-свинцовых покрытий с медной основы // 2580770

Изобретение относится к технологии химической обработки металлов и предназначено для использования в производстве печатных плат с защитной паяльной маской по меди.

Состав полирующего травителя для химико-механической полировки теллурида кадмия-цинка // 2574459

Изобретение относится к материаловедению и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов. Состав полирующего травителя включает следующие компоненты: 7 объемных долей серной кислоты (98%), 1 объемную долю перекиси водорода (30%), 1 объемную долю воды, 3,5 объемных долей этиленгликоля.

Травитель для титана // 2496819

Изобретение предназначено для подготовки поверхности титана перед нанесением биоактивных покрытий на поверхность имплантата. Травитель для титановых имплантатов содержит фосфорную кислоту, окислитель и воду при следующих количественных соотношениях компонентов, мас.%: фосфорная кислота 23-65, пероксид водорода 3-30, вода - остальное.

Селективный травитель для снятия оловянно-свинцовых покрытий с медной основы // 2470093

Селективный травитель гальванических оловянно-свинцовых покрытий с медной основы // 2351689

Изобретение относится к технологии химической обработки металлов и может быть использовано в производстве двухсторонних печатных плат с защитной паяльной маской по меди.

Способ удаления жаростойкого покрытия с деталей из жаропрочных никелевых сплавов // 2339738

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в авиационном и энергетическом турбостроении при ремонте лопаток турбин. .

Раствор для снятия оловянно-свинцовых покрытий с медной основы // 2257424

Изобретение относится к технологической обработке металлов и предназначено для использования в гальванике и производстве печатных плат. .

Способ удаления фоторезистивных пленок с поверхности оптических стекол // 2643172

Изобретение относится к технологии изготовления изделий оптической техники, конкретно к способу удаления фоторезистивных пленок с поверхности оптических стекол, служащих в качестве основной маски при формировании микроэлементов на их поверхности. Технический результат изобретения заключается в обеспечении высокой скорости удаления фоторезистивной пленки с поверхности габаритных по площади и толщине оптических стекол без науглевоживания поверхности. В способе удаления фоторезистивных пленок с поверхности оптических стекол, включающем плазмохимическое травление пластины низкотемпературной плазмой в присутствии атомарного кислорода, согласно изобретению обрабатываемой пластиной является оптическое стекло, а нагрев фоторезистивной пленки до оптимальной температуры травления осуществляется инфракрасным излучателем, расположенным под поверхностью обрабатываемой пластины. 1 ил.