Состав меза-травителя для антимонида индия ориентации (100)

Авторы патента:

Мирофянченко Екатерина Васильевна (RU)

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

Владельцы патента RU 2699347:

Акционерное общество "НПО "Орион" (RU)

Изобретение относится к материаловедению, в частности к области обработки поверхности антимонида индия (InSb) ориентации (100) травителем для создания меза-стуктуры, и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов. Изобретение позволяет обеспечить формирование меза-структуры с наклоном боковых стенок элементов менее 90° в ортогональных кристаллографических направлениях [110] и [1-10], направлениях скола, что необходимо для качественной пассивации диэлектрическим покрытием, гладкую поверхность дна мезы, область между элементами, однородность травления по площади пластины и высокую воспроизводимость процесса. Состав меза-травителя для антимонида индия ориентации (100) включает лимонную кислоту, перекись водорода и дополнительно содержит фосфорную кислоту при следующем соотношении компонентов, объемные доли: 1,85 части 85% фосфорной кислоты, 1 часть 30% перекиси водорода, 4,5 части 30% лимонной кислоты. Получаемый при травлении профиль идентичен в кристаллографических направлениях [110] и [1-10] с наклоном боковых стенок менее 90°, что является необходимым условием для последующей качественной пассивации. Травитель обеспечивает однородность травления по площади пластины и высокую воспроизводимость процесса. 5 ил.

Целью данного изобретения является разработка состава травителя для создания меза-стуктуры, который позволяет получать заданные параметры меза-структуры для материала антимонида индия ориентации (100), являющиеся необходимыми критериями качества меза-структуры и в целом фоточувствительных элементов (ФЧЭ).

Изобретение позволяет обеспечить формирование меза-структуры с наклоном боковых стенок элементов менее 90° в ортогональных кристаллографических направлениях [110] и [1-10] (направлениях скола), что необходимо для качественной пассивации диэлектрическим покрытием, гладкую поверхность дна мезы (область между элементами), однородность травления по площади пластины и высокую воспроизводимость процесса.

Известен состав травителя для создания мезы для антимонида индия ориентации (111) [Kow-Ming Chang, Jiunn-Jye Luo, Cheng-Der Chiang and Kou-Chen Liu Wet Etching Characterization of InSb for Thermal Imaging Applications (Japanese Journal of Applied Physics Vol. 45, No. 3А, 2006, pp. 1477-1482)], содержащий лимонную кислоту, перекись водорода и воду. Данный состав не удовлетворяет одному из главных параметров травителя для формирования меза-структуры InSb (100) - не обеспечивает угол наклона менее 90° боковых стенок элементов меза-структуры в одном из ортогональных кристаллографических направлений [110] и [1-10], что препятствует качественной пассивации при последующих операциях. Недостатком также является слишком низкая скорость травления (менее 0,5 нм/с).

Авторы [Renato Bugge, Trondheim, Bjorn-Ove Fimland, «Etching of AlGaInAsSb», US 2011/0021032 Al] используют травитель состава: винная кислота с перекисью водорода и плавиковой кислотой для травления GaSb материалов.

Известны так же составы травителей для систем материалов, содержащих сурьму:

Для случая травителя мезы для антимонида индия данные составы так же являются неприемлемыми, так как, при использовании этих составов не достигаются требуемые критерии качества меза-структуры: наклон боковых стенок элементов менее 90° в ортогональных кристаллографических направлениях [110] и [1-10], гладкая поверхность дна мезы, однородность травления по площади пластины и высокая воспроизводимость процесса.

Задачей изобретения является обеспечение формирования меза-структуры с наклоном боковых стенок элементов менее 90° в ортогональных кристаллографических направлениях [110] и [1-10], что необходимо для качественной пассивации диэлектрическим покрытием, получения поверхности дна мезы с низкой шероховатостью, однородности травления по площади пластины и высокой воспроизводимости процесса.

Задача решается тем, что состав меза-травителя для антимонида индия ориентации (100), включающий лимонную кислоту, перекись водорода, дополнительно содержит фосфорную кислоту при следующем соотношении компонентов (объемные части): 1,85 части 85% фосфорной кислоты, 1 часть 30% перекиси водорода, 4,5 части 30% лимонной кислоты.

Сущность изобретения поясним на примерах практического исследования заявляемого состава. Все исследования проводились на нелегированных пластинах InSb (100) n-типа с концентрацией носителей заряда ~5×10¹⁴ см^-3. После подготовки поверхности пластин с применением химико-механического и химико-динамического полирования проводился стандартный процесс фотолитографии с использованием фоторезиста SP16.

Свежий раствор готовился при нагревании, травление меза-структур проводилось после остывания до комнатной температуры. После травления образцы промывались в деионизованной воде в течение 5 мин и высушивались чистым газообразным азотом.

Для исследования профиля меза-структуры образцы скалывались в кристаллографических направлениях [110] и [1-10]. При использовании травителя предлагаемого состава получены следующие профили элементов меза-структуры (Фиг. 1. Профили боковых стенок элементов меза-структуры в кристаллографических направлениях [110] и [1-10]. Изображение получено в режиме вторичных электронов на сканирующем электронном микроскопе Jeol JSM 7001F при увеличении 50000х)

Ключевой особенностью является получаемый при травлении практически идентичный профиль в кристаллографических направлениях [110] и [1-10] с наклоном боковых стенок менее 90°, что является необходимым условием для последующей качественной пассивации.

Равномерность травления по пластине контролировалась на оптическом профилометре Sensofar Plmu Neox. Разброс высот элементов меза-структуры по площади образца (2×2 см) не превышал 2%. Состав травителя также обеспечивает оптимальную скорость травления (~10 нм/с), что позволяет оператору работать в удобном временном технологическом окне.

Среднеарифметичское отклонение профиля Ra при исследовании дна меза-структуры методом атомно-силовой микроскопии (Фиг. 2. Профиль поверхности дна меза-структуры, полученный на атомно-силовом микроскопе Ntegra Maximus в полуконтактном режиме сканирования.) в полуконтактном режиме сканирования составило менее 1 нм, что является хорошим показателем.

При использовании травителя для формирования меза-структуры скорость травления и получаемый профиль боковых стенок элементов не зависят от параметров перемешивания, что положительно сказывается на воспроизводимости процесса. Данные факторы свидетельствуют о том, что процесс не контролируется диффузией компонентов к поверхности.

Для достижения лучших результатов предпочтительным является режим травления, в котором лимитирующей стадией является скорость химической реакции на поверхности - кинетический режим. Отличительными особенностями такого режима являются отсутствие ощутимого эффекта от перемешивания, линейная зависимость скорости травления от времени, а также достаточно высокие значения энергии активации более 30 кдЖ/моль, что приводит к существенному влиянию температуры на данный процесс. Диффузионно-контролируемые режимы травления практически не зависят от температуры, но очень чувствительны к типу и силе перемешивания, что отрицательно влияет на воспроизводимость процесса при травлении меза-структуры.

Для подтверждения отсутствия влияния перемешивания проводилась серия экспериментов со скоростью вращения бочки (емкость для травления) от 0 до 150 оборотов в минуту. Различий в скорости травления обнаружено не было, что свидетельствуют о том, что процесс не контролируется диффузией компонентов к поверхности при использовании данных режимов.

Травитель имеет практически линейную зависимость (Фиг. 3. Зависимость глубины травления меза-структуры от времени в секундах.) глубины травления от времени в интересующем нас диапазоне высот элементов меза-структры.

Для расчета значения энергии активации использовалось уравнение Аррениуса, записанное в логарифмической форме:

lnK=lnA-Ea/RT,

где k - константа скорости химической реакции, Еа - энергия активации, R - универсальная газовая постоянная, Т - абсолютная температура в градусах Кельвина.

Далее строилась зависимость в координатах lnK-1/Т. Тангенс угла наклона равен -Ea/R. (Фиг. 4. Зависимость скорости травления от температуры). Расчетное значение энергии активации составило 30,4 кДж/моль, что согласуется с суждением о преимущественном контроле данной процесса скоростью химической реакции на поверхности.

Полученные результаты показывают, что режим травления ограничен скоростью химической реакции на поверхности, и является оптимальным для травления меза-структуры. Общий вид элементов меза-структуры, полученных заявляемым составом травителя, изображен (Фиг. 5. Общий вид элементов меза-структуры на травителе фосфорная кислота, лимонная кислота, перекись водорода и вода. Изображение получено во вторичных электронах на сканирующем электронном микроскопе Jeol JSM-35CF при увеличении 3200х.).

Состав меза-травителя для антимонида индия ориентации (100), включающий лимонную кислоту, перекись водорода, отличающийся тем, что он дополнительно содержит фосфорную кислоту при следующем соотношении компонентов, объемные доли: 1,85 части 85% фосфорной кислоты, 1 часть 30% перекиси водорода, 4,5 части 30% лимонной кислоты.

Использование: для функциональных устройств. Сущность изобретения заключается в том, что пленка двуокиси кремния на кремнии представляет собой двухслойную структуру, состоящую последовательно из слоя пористой двуокиси кремния и слоя монолитной двуокиси кремния, расположенную на кремниевой подложке, при этом слои имеют единый химический состав, соответствующий стехиометрии SiO2, различную геометрию структурной сетки, которая сохраняет однородность в пределах слоя, но изменяется на границе раздела слоев.

Способ подготовки поверхности insb подложки для выращивания гетероструктуры методом молекулярно-лучевой эпитаксии // 2642879

Способ относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов методом молекулярно-лучевой эпитаксии. В способе подготовки поверхности InSb подложки для выращивания гетероструктуры молекулярно-лучевой эпитаксией проводят предварительную обработку поверхности подложки InSb с модификацией состава остаточного оксидного слоя.

Способ подготовки поверхности insb подложки для выращивания гетероструктуры молекулярно-лучевой эпитаксией // 2613487

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов - для изготовления фокальных диодных фотоприемных матриц на подложках InSb. В способе подготовки поверхности InSb подложки для выращивания гетероструктуры молекулярно-лучевой эпитаксией сначала проводят предварительную обработку поверхности подложки InSb с модификацией состава окисного слоя для обеспечения в дальнейшем полного удаления окислов.

Способ изготовления мдп-структур на основе inas // 2611690

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов и может быть использовано при их изготовлении на основе МДП-структур на InAs. Подложку InAs подвергают предварительной обработке, включающей очистку поверхности ее от загрязнений и естественного окисла.

Водная полирующая композиция и способ химико-механического полирования подложек, содержащих пленки диэлектрика оксида кремния и поликремния // 2573672

Изобретение относится к новой водной полирующей композиции для полирования полупроводниковых подложек, содержащих пленки диэлектрика оксида кремния и поликремния, а также необязательно содержащих пленки нитрида кремния.

Способ изготовления фоточувствительной серебро-палладиевой резистивной пленки // 2558599

Изобретение относится к оптоэлектронике, в частности к способу изготовления фоточувствительных материалов и устройств. Способ изготовления фоточувствительной серебро-палладиевой резистивной пленки включает формирование на поверхности диэлектрической подложки слоя резистивной пасты, состоящей из оксида серебра Ag2O, палладия, мелкодисперсных частиц стекла и органической связки.

Структура металл-диэлектрик-полупроводник на основе соединений a3b5 и способ ее формирования // 2420828

Изобретение относится к микроэлектронике и предназначено для изготовления полупроводниковых приборов на основе МДП-структур соединений А3В5. .

Метод защиты поверхности кристаллов p-n-переходов на основе легкоплавкого стекла // 2370852

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов и интегральных схем, в частности к способам защиты слоем стекла поверхности кристаллов р-n-переходов от различных внешних воздействий.

Способ изготовления структур мдп-интегральных микросхем // 1651697

Способ формирования фоторезистивной маски для плазменного травления // 1099776

Способ сухого травления нитридных слоев // 2694164

Изобретение относится к способу низкоэнергетичного бездефектного травления нитридных слоев гетероструктур AlGaN/GaN и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов с высокой степенью интеграции.

Способ анизотропного плазменного травления кремниевых микроструктур в циклическом двухшаговом процессе окисление-травление // 2691758

Использование: изобретение относится к технологии изготовления транзисторов, интегральных схем, приборов силовой электроники и устройств микромеханики (МЭМС) на основе кремния.

Способ определения параметров плазменного травления пластин // 2686579

Способ определения параметров плазменного травления материалов в процессе обработки изделий включает измерение параметров модельного образца в виде структуры, образованной первой и второй акустическими линиями задержки (АЛЗ), содержащими входные и выходные электроакустические преобразователи, выполненные на одной грани плоского кристаллического звукопровода, другая противолежащая грань которого открыта для плазменного травления.

Способ разделения пластин на чипы и получения сквозных отверстий большой площади для изделий микроэлектроники // 2686119

Использование: для изготовления МЭМС-приборов. Сущность изобретения заключается в том, что способ разделения пластин на чипы и получения сквозных отверстий большой площади для изделий микроэлектроники включает нанесение на обратную сторону пластины полиимидной пленки, нанесение на лицевую сторону пластины маскирующего слоя, селективного к плазмохимическому травлению материала пластины, формирование рисунка линий реза по маскирующему слою, сквозное плазмохимическое травление пластины до полиимидной пленки, удаление маскирующего слоя, удаление полиимидной пленки, разделение пластин на чипы и удаление балластных участков.

Способ изготовления воздушных мостиков в качестве межэлектродных соединений интегральных схем // 2685082

Использование: для изготовления воздушных мостиков. Сущность изобретения заключается в том, что способ изготовления воздушных мостиков в качестве межэлектродных соединений интегральных схем содержит стадии нанесения и формирования фоторезиста для формирования поддерживающего слоя, нанесения и формирования второго слоя фоторезиста для формирования области перемычки воздушного мостика, нанесения слоя металла мостика, удаления обоих слоев фоторезиста, далее методом фотолитографии из пленки металла (TiAuPd, Cu и др.) на подложке формируют контактные площадки и соединительные проводники, методом фотолитографии из фоторезиста формируется поддерживающий слой полимера в области будущего просвета мостика, нагревом полоски поддерживающего резиста выше температуры растекания достигают формирования профиля поддерживающего слоя куполообразной формы, наносят следующий слой фоторезиста и формируют открытые области для металлизации будущего мостика, напыляют пленку мостика из подходящего материала, совместимого с материалом разводки, например TiAuPd, который отличается хорошей адгезией, высокой электропроводностью и достаточной жесткостью, помещают подложку в ремувер для быстрого удаления металла поверх резиста методом взрыва (lift-off), а также медленного растворения поддерживающего слоя под мостиком.

Способ обработки подложек с помощью водосодержащей жидкой среды, подвергаемой ультрафиолетовому облучению // 2680113

Изобретение относится к способам обработки подложек. Способы включают этап обеспечения протекания водосодержащей жидкой среды через канал для потока и по меньшей мере одну выпускную щель на подложку, подлежащую обработке, а также облучение водосодержащей жидкой среды ультрафиолетовым излучением с заданной длиной волны по меньшей мере на участке канала для потока, непосредственно прилегающем к по меньшей мере одной выпускной щели, и после прохождения водосодержащей жидкой среды через выпускное отверстие в направлении подложки и, таким образом, перед нанесением и во время нанесения водосодержащей жидкой среды на поверхность подложки, подлежащей обработке.

Устройство для травления полупроводниковых структур // 2680108

Изобретение относится к оборудованию для производства интегральных схем микромеханических и оптоэлектронных устройств. Сущность изобретения заключается в том, что в устройство введено по меньшей мере одно дополнительное сопло 5 с продольной осью O3-О4, оси O3-O4 сопел 5 расположены под углами λ, находящимися в диапазоне 20-80° к поверхности А платформы 1, причем ось O1-O2 и оси O3-O4 сопел 5 не пересекаются, а проекции осей O3-O4 в плоскости поверхности А платформы 1 составляют углы β с осями, проходящими через центр платформы 1 О и центры оснований 13 сопел 5, при этом оси O3-O4 со сторон, противоположных основаниям 13, направлены по касательной к образующей В столика 3 и могут отклоняться от этого направления в диапазоне +/- 20°.

Реактор для плазмохимического травления полупроводниковых структур // 2678506

Изобретение относится к области микроэлектроники, в частности к реакторам высокоплотной и высокочастотной плазменной обработки, и может быть использовано в производстве полупроводниковых приборов и интегральных схем.

Способ выявления дислокаций различного типа в структурах теллурида кадмия-ртути с кристаллографической ориентацией (310) // 2676626

Изобретение относится к материаловедению полупроводников и предназначено для контроля качества выращиваемых гетероэпитаксиальных слоев теллурида кадмия-ртути CdHgTe кристаллографической ориентации (310) при отработке процесса молекулярно-пучковой эпитаксии (МПЭ) для выявления различных типов дислокаций в слоях структур CdHgTe.