Способ локального травления подложек из твердых растворов теллурида свинца-теллурида олова
Использование: микроэлектроника, локальное плазмохимическое травление твердых растворов PbSnFe. Сущность изобретения: локальное плазмохимическое травление твердых растворов теллурида свинца-теллурида олова проводят в смеси метана с аргоном при их соотношении 1 : (1 - 3), при общем давлении 1 - 10 Па, удельной мощности разряда 0,1 - 0,5 Вт/см2. Образец позволяет исключить подтравливание под маску. 2 табл.
Изобретение относится к области оптоэлектроники, может быть использовано в технологии изготовления лазеров и фотоприемных устройств ИК-диапазона. Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ травления поверхности GaAlAs в газовой фазе, при котором обрабатываемые изделия помещают в разрядный промежуток; в качестве плазмообразующего газа используют смесь треххлористого бора и хлора. Газ вводят в область генерации плазмы. Область генерации плазмы расположена между катодом, на котором закрепляют обрабатываемые образцы, содержащие сложный полупроводник, и анодом. При подводе к разрядному промежутку тока высокой частоты под катодом подразумевается электрод, имеющий электрическую связь с генератором, а под "анодом" заземленный электрод, также входящий в колебательный контур. На катод и анод подают электрический ток высокой частоты. В результате образования активных частиц в рабочем газе проводится травление поверхности полупроводника. Существенным недостатком этого способа является растрав поверхности полупроводника, что ведет к низким разрешающей способности и производительности, необходимости нагревания изделия до высокой температуры для сублимации образующихся хлоридов. Важно, что использование высокотоксичных и агрессивных веществ (каковыми являются хлор и треххлористый бор) связано с необходимостью соблюдения повышенных требований по защите персонала и особых требований к стойкости маски и аппаратуры. В табл. 1 приведены температуры плавления и кипения некоторых галогенидов, составляющих указанные соединения. Целью изобретения является повышение разрешающей способности и производительности процесса травления щелей в подложках PbSnTe. Поставленная цель достигается тем, что травление щелей в подложке твердого раствора теллурид свинца-теллурид олова производят путем помещения подложки на токовый электрод, имеющий температуру не выше 10оС, продуктами распада смеси газов соединения водорода-метана и дополнительного аргона, при общем давлении в реакционной камере 1,0-10 Па, при температуре подложки +5 
8оС и соотношении метана и аргона в смеси 1:(1-3). Рабочий газ диссоциирует в разрядной камере на химически активные незаряженные частицы (радикалы), которые взаимодействуют с незащищенными фоторезистивной маской участками подложки с образованием легколетучих металлоорганических соединений, которые легко удаляются из зоны реакции; их высокая летучесть иллюстрируется данными температур кипения (при 760оС):(CH3)4Pb 110oC, (CH3)2Te 82oC, (CH3)4Sn 78oC. Превращения, лежащие в основе газификации можно описать для PbSnTe следующими реакциями: 4CH3+Pb __
(CH3)4Pb 4CH3+Sn __ (CH3)4Sn 2CH3+Te __ (CH3)2Te Травлению подвергаются незащищенные участки поверхности подложки PbSnTe за счет взаимодействия метильных радикалов с элементами Pb, Sn, Te. В патентной литературе не известно плазмохимическое травление щелей в подложках PbSnTe смесью метана и аргона. В научно-технической литературе описано использование одного из компонентов смеси метана в смеси с водородом для травления полупроводниковых соединений. В заявляемом изобретении используется смесь другого состава. В отличие от процесса по прототипу, где для травления GaAlAs используют образующий плазму газ, содержащий треххлористый бор и хлор, в описываемом способе травления щелей твердого раствора теллурид свинца-теллурид олова проводят продуктами распада смеси метана и аргона, позволяющем увеличить скорость травления, понизить температуру нагрева, повысить разрешающую способность, устранить использование высокотоксичных веществ. Как показывают экспериментальные данные, наилучшими условиями плазмохимического травления щелей в подложках твердых растворов теллурид свинца-теллурид олова продуктами распада метана в аргоне являются: соотношение меди аргон 1: (1-3), общее давление в реакционной камере 1-10 Па, температура подложки +5 8оС, удельная мощность ВЧ-разряда 0,1-1,5 Вт/см2. Пример реализации способа. Процесс травления щелей в подложке твердого раствора теллурид свинца-теллурид олова с образованием элементоорганических соединений свинца, олова, теллура. Последовательность операцией следующая. Поместить подложку PbSnTe на токовый электрод, охлаждаемый ниже 10оС. Включить охлаждаемое устройство (термопреобразователь) и довести температуру до 5оС. Откачать объем реакционной камеры до давления 
10-3 Па. Открыть дозатор газов (сначала аргона, затем метана) в горелку, доведя давление в ней до 1-10 Па. Включить разряд (подать напряжение на столик) и при непрерывном напуске реагента провести обработку необходимой глубины травления. Отключить подачу реагента (метана), отключить ВЧ-генератор, отключить подачу напряжения на столик, отключить подачу аргона, откачать камеру до давления 10-3 Па, промыть камеру напуском инертного газа. Открыть доступ к подложке, снять ее с рабочего столика. Примеры конкретного выполнения процесса приведены в таблице 2. Следует отметить относительно узкий диапазон рабочих условий, обеспечивающий достаточно высокую скорость травления при отсутствии углекислых образований на поверхности подложки и искажения щелей и уменьшения разрешающей способности. За пределы рекомендаций скорость травления резко падает, либо за счет недостаточного количества реагента, малой удельной мощности, понижения давления в реакционной камере, повышения температуры электрода (при CH4:Ar<1 3-3; N<0,1 Вт/см2, Р<1 Па, Т>10оС), либо происходит растравливание щелей в подложке, образование углистых осадков, наростов, трудности поддержания температуры на поверхности подложки из-за значительного теплового потока у плазмы (при CH4:Ar>1 1-3, N>0,5 Вт/см2, P>10 Па. В табл. 2 приведены примеры осуществления процесса, иллюстрирующие рекомендуемые параметры (процессы 2, 3, 4, 7, 8, 9, 13, 14, 20) и выходящие за рамки рекомендаций настоящей заявки (1, 5, 6, 10, 11, 12, 15, 16-19). Осуществление изобретения позволяет повысить разрешающую способность, увеличить производительность процесса за счет принципиально нового способа травления щелей в подложке твердого раствора теллурид свинца-теллурид олова, а также уменьшить количество используемых токсичных и агрессивных веществ по сравнению с жидкостным травлением. Использование предлагаемого способа позволяет осуществить травление в плазме следующего высокочастотного разряда. В сравнении с прототипом удается увеличить скорость съема материала, повысить разрешающую способность, производительность, снизить температуру процесса при одновременном исключении использования токсичных и агрессивных веществ.
Формула изобретения
СПОСОБ ЛОКАЛЬНОГО ТРАВЛЕНИЯ ПОДЛОЖЕК ИЗ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ ТЕЛЛУРИДА СВИНЦА-ТЕЛЛУРИДА ОЛОВА включающий обработку в смеси, содержащей соединение водорода, отличающийся тем, что, с целью уменьшения подтравливания под маску, обработку проводят в плазме тлеющего высокочастотного разряда в смеси, содержащей в качестве соединения водорода метан и дополнительно аргон, при помещении образца на электрод, имеющий температуру не выше 10oС, при общем давлении 1 - 10 Па, удельной мощности разряда 0,1 - 0,5 Вт/см2 при соотношении метана и аргона в смеси 1 : (1 - 3).РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 10-2002
Извещение опубликовано: 10.04.2002
