Полирующий травитель для обработки кристаллов дифторида бария

 

Использование: микроэлектроника, предэпитаксиальная обработка подложек из дифторида бария при изготовлении фотоприемных устройств. Сущность изобретения: полирующий травитель для обработки кристаллов дифторида бария содержит бромистоводородную кислоту 10 - 50 об. % и глицерин 50 - 90 об. % .

Изобретение относится к твердотельной электронике и может быть использовано для предэпитаксиальной обработки подложек из дифторида бария BaF₂ при изготовлении фотоприемных устройств.

Для травления кристаллов BaF₂ были предложены травители, содержащие одну из кислот: соляную, плавиковую, бромистоводородную, азотную и воду в соотношении 1: 3. Травление проводят при температуре 50-100^оС в перемешиваемом растворе. Кристаллы после травления промывают дистиллированной водой. Скорость травления BaF₂ при температуре 60^оС изменялась от 45 мкм/мин в HCl-травителе до 13 мкм/мин в HBr-травителе. Предложенные травители обладают высокой скоростью травления и их используют для резки кристаллов толщиной 200-1000 мкм. Для этого методами фотолитографии с помощью позитивного фоторезистора формируют узкий канал для резки. Затем образец помещают в перемешиваемый раствор при определенной температуре. Прототипом предлагаемого технического решения является травитель, состоящий из одного объема бромистоводородной кислоты и трех объемов воды.

После травления поверхность BaF₂ покрывается ямками травления, что препятствует использованию травителя для предэпитаксиальной обработки подложек. Другим недостатком травителя является высокая скорость травления, что усложняет контроль и управление процессом.

Целью изобретения является получение совершенных, без нарушенного слоя, зеркально гладких поверхностей кристаллов BaF₂.

Цель достигается тем, что полирующий травитель для кристаллов дифторида бария, содержащий бромистоводородную кислоту, дополнительно содержит глицерин при следующем количественном соотношении компонентов, об. % : Бромистоводородная кислота 10-50 Глицерин 50-90 Использование в полирующем травителе указанных выше компонентов с их определенным количественным подбором позволяет получить совершенные, без нарушенного слоя зеркально гладкие кристаллы BaF₂.

Диапазон концентраций компонентов определяется следующими обстоятельствами.

1. При концентрации HBr < 10 об. % , глицерина > 90% скорость полировки становится очень маленькой, и поэтому дальнейшее изменение концентрации нецелесообразно.

2. При концентрации HBr > 50 об. % , глицерина < 50% скорость полировки возрастает и качество поверхности ухудшается, на поверхности появляются ямки травления.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Раствор для травления готовят из концентрированной бромистоводородной кислоты (46 мас. % ) и глицерина, смешиваемых в определенных соотношениях. Используют пластины BaF₂ (III)-ориентации после химико-механической полировки. Травление проводят в кварцевом стакане. Образец закрепляют в держатель, погружают в травитель, перемешиваемый магнитной мешалкой. Скорость перемешивания 200-500 об/мин. При предэпитаксиальной обработке BaF₂ с пластины должен быть удален слой толщиной 1-2 мкм.

После травления образцы промывают деионизированной водой и сушат. Скорость растворения определяют по изменению веса образца за время эксперимента. Образцы взвешивают на аналитических весах ВЛР-20 с точностью 2˙10^-5 г.

Контроль за состоянием поверхности осуществляют с помощью оптического микроскопа МИМ-7 и контактного профилометра МЕ-10.

Испытанные составы травителей и определенные скорости травления приведены в таблице.

Поверхность кристаллов после травления остается зеркально гладкой, свободной от ямок травления. Высота микронеровностей после травления предлагаемым травителем составляла менее 300 . Электронограммы поверхности после травления свидетельствуют об удалении нарушенного слоя. По данным ЭСХА (электронная микроскопия для химического анализа) из примесей на поверхности содержится только кислород и углерод, которые присутствуют практически на любой поверхности, находящейся на воздухе. На поверхности, после ХМП, кроме кислорода и углерода присутствуют еще сера и хлор, т. е. поверхность после травления предлагаемым травлением химически более чистая.

Полирующий травитель по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества.

1. Поверхность подложек BaF₂ после травления не содержит ямок травления и нарушенного слоя.

2. Невысокая скорость травления BaF₂ позволяет с помощью предлагаемого травителя проводить контролируемое удаление тонких слоев.

Кроме того, высокая химическая чистота BaF₂, обработанного данным травителем, позволяет снизить температуру отжига подложек в установке эпитаксиального выращивания пленок. (56) Патент США N 4155803, кл. H 01 L 21/306, 1979.

Формула изобретения

ПОЛИРУЮЩИЙ ТРАВИТЕЛЬ ДЛЯ ОБРАБОТКИ КРИСТАЛЛОВ ДИФТОРИДА БАРИЯ, содержащий бромистоводородную кислоту, отличающийся тем, что травитель дополнительно содержит глицерин при следующем соотношении компонентов, об. % : Бромистоводородная кислота 10 - 50 Глицерин 50 - 90

РИСУНКИ

Рисунок 1