Способ формирования полости в подложке из арсенида галлия


 


Владельцы патента RU 2488189:

Закрытое акционерное общество "Светлана-Электронприбор" (RU)

Изобретение относится к области полупроводниковой техники и может быть использовано, в частности, в технологии изготовления полупроводниковых СВЧ приборов. Техническим результатом изобретения является упрощение способа. Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в способе формирования методом химического травления в подложке из арсенида галлия, входящей в состав полупроводникового прибора, полости, имеющей сужающуюся по толщине подложки форму, содержащем стадию травления, на которой в качестве травителя используют композицию, включающую водный раствор фосфорной кислоты с концентрацией не менее 80 масс.% и водный раствор перекиси водорода с концентрацией не менее 30 масс.%, согласно изобретению химическое травление осуществляют в одну стадию с использованием в качестве травителя композиции, полученной путем смешения указанного водного раствора фосфорной кислоты и указанного водного раствора перекиси водорода при их объемном соотношении 2:3.

 

Изобретение относится к области полупроводниковой техники и может быть использовано, в частности, в технологии изготовления полупроводниковых СВЧ приборов.

Известны полупроводниковые приборы, содержащие подложку из арсенида галлия и сформированные на подложке элементы электрической схемы. При изготовлении указанных приборов возникает необходимость выполнения в подложке полостей различного функционального назначения, имеющих различную форму.

Формирование указанных полостей осуществляют, в частности, путем химического травления.

Для травления арсенида галлия широко используются композиции, которые готовят путем смешения концентрированного водного раствора фосфорной кислоты и концентрированного водного раствора перекиси водорода с водой.

Так, известен описанный в [JP63158841] способ формирования полости в подложке из арсенида галлия, входящей в состав полупроводникового прибора.

Согласно данному способу формируют в подложке со стороны расположения на ней элементов электрической схемы полости методом химического травления. При этом для травления используют разбавленную водную композицию, полученную путем смешения водного раствора фосфорной кислоты с концентрацией 85 масс. % и водного раствора перекиси водорода с концентрацией 30 масс. %, взятых в соотношении не более 2,3, с водой, взятой в количестве не менее 50%.

Указанный способ позволяет сформировать в подложке из арсенида галлия полости с вертикально ориентированными стенками.

Однако рассматриваемый способ не предназначен для получения в подложке из арсенида галлия полостей, имеющих сужающуюся по толщине подложки форму.

Между тем, существует необходимость получения в подложке из арсенида галлия полостей, в частности, сквозных отверстий, имеющих сужающуюся по толщине подложки формы. Так, например, при изготовлении СВЧ-приборов для заземления элементов электрической схемы под ними в подложке из арсенида галлия с тыльной ее стороны необходимо формировать отверстия конусообразного вида с последующим запылением данных отверстий и подложки металлом. За счет наклонного расположения стенок в отверстиях, имеющих сужающуюся форму, обеспечивается возможность напыления и удержания металла на поверхности стенок (в отличие от отверстий, имеющих вертикальные стенки).

Известен описанный в [JP6326075] способ формирования полости в подложке из арсенида галлия, входящей в состав полупроводникового прибора, выбранный авторами в качестве ближайшего аналога.

Согласно данному способу формирование в подложке из арсенида галлия полости, имеющей сужающуюся по толщине подложки форму, осуществляют методом химического травления. Процесс травления осуществляют в две стадии. На первой стадии травления используют разбавленную водой композицию, полученную путем смешения 3 объемов водного раствора фосфорной кислоты с концентрацией 85 масс.% и 4 объемов водного раствора перекиси водорода с концентрацией 30 масс.% с 1 объемом воды. По окончании первой стадии получают в подложке полость сужающейся формы, имеющую недостаточно ровную поверхность стенок. С целью улучшения качества поверхности стенок полости осуществляют вторую стадию травления, в частности, с использованием сильно разбавленной водой композиции, полученной путем смешения 4 объемов водного раствора фосфорной кислоты с концентрацией 85 масс.% и 1 объема водного раствора перекиси водорода с концентрацией 30 масс.% с 80 объемами воды.

Указанный способ позволяет сформировать в подложке из арсенида галлия полость сужающейся по толщине подложки формы.

Однако данный способ является сложным, поскольку процесс травления осуществляется в две стадии с использованием композиций разного состава.

Задачей заявляемого изобретения является упрощение способа.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в способе формирования методом химического травления в подложке из арсенида галлия, входящей в состав полупроводникового прибора, полости, имеющей сужающуюся по толщине подложки форму, содержащем стадию травления, на которой в качестве травителя используют композицию, включающую водный раствор фосфорной кислоты с концентрацией не менее 80 масс.% и водный раствор перекиси водорода с концентрацией не менее 30 масс.%, согласно изобретению химическое травление осуществляют в одну стадию с использованием в качестве травителя композиции, полученной путем смешения указанного водного раствора фосфорной кислоты и указанного водного раствора перекиси водорода при их объемном соотношении 2:3.

Особенностью заявляемого способа является то, формирование в подложке из арсенида галлия полости (сквозного отверстия), имеющей сужающуюся по толщине подложки форму, осуществляют путем химического травления с использованием не разбавленной водой композиции, включающей концентрированный водный раствор фосфорной кислоты и концентрированный водный раствор перекиси водорода при указанном выше объемном соотношении. При этом процесс травления осуществляют в одну стадию.

Как показали эксперименты, качественный и количественный состав композиции обеспечивает такую скорость травления и такое соотношение ее горизонтальной и вертикальной составляющих, при которых в результате химического травления в подложке из арсенида галлия получают полость (отверстие) сужающейся по толщине подложки формы с ровной поверхностью стенок, при этом отсутствует необходимость проведения последующих стадий травления с целью улучшения качества поверхности стенок полости.

Таким образом, техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является упрощение способа за счет проведения процесса химического травления подложки в одну стадию с использованием композиции неизменного состава.

Способ осуществляют следующим образом.

В подложке из арсенида галлия, входящей в состав полупроводникового прибора, включающего выращенные на указанной подложке полупроводниковые эпитаксиальные слои, на которых сформированы элементы электрической схемы, формируют методом химического травления полость, имеющую сужающуюся по толщине подложки форму, в частности, формируют сквозное отверстие. Для этого на поверхности подложки, в частности, с тыльной ее стороны, с помощью фоторезистивной маски формируют рисунок входного отверстия полости, которое будут вытравливать. Погружают изготавливаемый прибор в реакционную камеру, заполненную композицией, приготовленной путем смешивания водного раствора фосфорной кислоты с концентрацией не менее 80 масс.% и водного раствора перекиси водорода с концентрацией не менее 30 масс.% при их объемном соотношении 2:3.

Процесс травления ведут при комнатной температуре, при этом осуществляют перемешивание композиции и ее барбатирование азотом.

Об окончании процесса судят визуально с помощью микроскопа. В частности, процесс ведут до получения сквозного отверстия в подложке.

Возможность реализации способа показана в примерах конкретного выполнения.

Пример 1.

В полупроводниковом СВЧ-приборе, содержащем подложку толщиной 120 мкм из арсенида галлия и выращенные на ней полупроводниковые эпитаксиальные слои, на которых сформированы элементы интегральных схем и дискретных приборов, осуществляли формирование в подложке методом химического травления сквозных отверстий, расположенных под частью указанных элементов с целью последующего обеспечения их заземления. Для этого на поверхности подложки, с тыльной ее стороны, с помощью фоторезистивной маски с отверстиями диаметром 50 микрон формировали рисунок вытравливаемых отверстий. Погружали изготавливаемый прибор в реакционную камеру, заполненную композицией, приготовленной путем смешивания водного раствора фосфорной кислоты с концентрацией 85 масс.% марки ОСЧ и водного раствора перекиси водорода с концентрацией 35 масс.% марки ОСЧ при их объемном соотношении 2:3.

Процесс травления вели при комнатной температуре при перемешивании композиции и ее барбатировании азотом.

Скорость травления составляла около 3 мкм/мин.

Процесс вели до получения сквозных отверстий.

Об окончании процесса судили визуально с помощью микроскопа.

Время травления составило около 40 мин.

В результате травления получили сквозные отверстия конусообразной формы, входной диаметр (с тыльной стороны подложки) которых составил около 170 мкм, а выходной диаметр (с лицевой стороны подложки) составил около 70 мкм.

Пример 2.

В полупроводниковом СВЧ-приборе, содержащем подложку толщиной 100 мкм из арсенида галлия и выращенные на ней полупроводниковые эпитаксиальные слои, на которых сформированы элементы интегральных схем и дискретных приборов, осуществляли формирование в подложке методом химического травления сквозных отверстий, расположенных под частью указанных элементов с целью последующего обеспечения их заземления. Для этого на поверхности подложки, с тыльной ее стороны, с помощью фоторезистивной маски с отверстиями диаметром 50 микрон формировали требуемый рисунок вытравливаемых отверстий. Погружали изготавливаемый прибор в реакционную камеру, заполненную композицией, приготовленной путем смешивания водного раствора фосфорной кислоты с концентрацией 80 масс.% марки ОСЧ и водного раствора перекиси водорода с концентрацией 30 масс.% марки ОСЧ при их объемном соотношении 2:3.

Процесс травления вели при комнатной температуре при перемешивании композиции и ее барбатировании азотом.

Скорость травления составляла около 4 мкм/мин.

Процесс вели до получения сквозных отверстий.

Об окончании процесса судили визуально с помощью микроскопа.

Время травления составило около 35 мин.

В результате травления получили сквозное отверстие конусообразной формы, входной диаметр (с тыльной стороны подложки) которого составил около 150 мкм, а выходной диаметр (с лицевой стороны подложки) составил около 60 мкм.

Способ формирования методом химического травления в подложке из арсенида галлия, входящей в состав полупроводникового прибора, полости, имеющей сужающуюся по толщине подложки форму, содержащий стадию травления, на которой в качестве травителя используют композицию, включающую водный раствор фосфорной кислоты с концентрацией не менее 80 мас.% и водный раствор перекиси водорода с концентрацией не менее 30 мас.%, отличающийся тем, что химическое травление осуществляют в одну стадию с использованием в качестве травителя композиции, полученной путем смешения указанного водного раствора фосфорной кислоты и указанного водного раствора перекиси водорода при их объемном соотношении 2:3.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к созданию высокоэффективных солнечных элементов на основе полупроводниковых многослойных наногетероструктур для прямого преобразования энергии солнечного излучения в электрическую энергию с использованием солнечных батарей.

Изобретение относится к технологии производства электронных компонентов для микро- и наносистемной техники. .

Изобретение относится к устройствам локального травления тонких пленок микроэлектроники. .

Изобретение относится к технологии полупроводникового производства, в частности к формированию затворов в КМОП технологии. .

Изобретение относится к изготовлению средств выявления примеси газов в воздушной среде и определения уровня концентрации газов в среде. .

Изобретение относится к способам общего назначения для обработки материалов с помощью электрической энергии и может быть использовано в технологии полупроводниковых приборов.

Изобретение относится к области полупроводниковой электроники, в частности к технологии полупроводниковых приборов. .
Изобретение относится к устройствам, предназначенным для удержания полупроводниковых пластин во время жидкостной обработки. .

Изобретение относится к технологии полупроводников, в частности к способам консервации поверхности полупроводниковых подложек. Изобретение позволяет сохранять «epiready» свойства подложек на воздухе без использования инертной среды при комнатной температуре и затем использовать для эпитаксиального выращивания полупроводниковых гетеро-и наноструктур. В способе консервации поверхности подложек из арсенида галлия, включающем химико-динамическое полирование поверхности полупроводника в полирующем травителе, содержащем концентрированную серную кислоту, перекись водорода и воду в соотношении H2SO4:H2O2:H2O=5:1:1, отмывку в деионизованной воде, стравливание слоя остаточного оксида в водном растворе концентрированной соляной кислоты H2O:HCl=10:1 до проявления гидрофобных свойств чистой поверхности подложки из арсенида галлия, отмывку в деионизованной воде, сушку в центрифуге, обработку в парах селена, стравливание образовавшегося слоя селенида галлия в водном растворе концентрированной соляной кислоты H2O:HCl=10:1, отмывку в деионизованной воде, сушку в центрифуге, после сушки подложку повторно обрабатывают в парах селена в камере квазизамкнутого объема с образованием эпитаксиального слоя селенида галлия (Ga2Se3) при температуре подложки - Tn=(310÷350)°С, температуре стенок камеры - Тс=(280-300)°С, температуре селена - TSe=(230÷250)°C в течение 3÷10 минут и затем осуществляют упаковку без использования инертной среды. 4 ил.

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, в частности к очистке поверхности полупроводниковых пластин кремния от механических и органических загрязнений, и может найти применение в микроэлектронике, радиотехнической, электротехнической и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: очистку поверхности полупроводниковых пластин осуществляют в ванне с моющим бифторидным раствором, активированным концентрированным озоном и ультразвуком при комнатной температуре с последующей промывкой в деионизованной воде. Изобретение обеспечивает создание высокоэффективного, ресурсо- и энергосберегающего, экологически чистого и безопасного способа очистки поверхности полупроводниковых пластин от органических и металлических загрязнений и сокращение времени обработки пластин. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, в частности к очистке поверхности полупроводниковых пластин от органических загрязнений и получению пористой поверхности кремния при изготовлении различных структур. Очистку от органических загрязнений и получение пористой поверхности полупроводниковых пластин осуществляют совместно в одну стадию в растворах HBF4 или NH4HF2, активированных озоном высокой концентрации 17% и выше. Травление полупроводниковых пластин осуществляют в концентрированных, более 10%, растворах HBF4 или NH4HF2. Применение предложенного способа очистки и получения пористой поверхности полупроводниковых пластин в растворах HBF4 или NH4HF2, активированных озоном высокой концентрации, позволит упростить технологию, понизить температуру процесса очистки, снизить энергоемкость, сократить число стадий и время обработки пластин, повысить экологическую безопасность очистки и получения пористой поверхности полупроводниковых пластин. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к технике индивидуальной обработки подложек и может быть использовано при производстве изделий электронной техники. Сущность изобретения заключается в том, что в способе отмывки и сушки подложек каждую подложку устанавливают на носитель, опускают в ванну отмывки с деионизованной водой до полного погружения подложки, затем медленно поднимают из воды в камеру сушки, отмывая ее с помощью мегазвукового излучения, а в момент выхода подложки из воды подают пары органического растворителя на границу раздела ванны и воздушной среды камеры и сушат. Новым в способе является то, что на носителе подложек создают зоны точечных контактов двух торцов подложки с носителем, устанавливают подложку на носитель таким образом, что нижний торец подложки расположен под определенным углом к горизонтали, опускают подложку в ванну отмывки непрерывно, а при подъеме подложки мегазвуковое излучение направляют на всю ширину подложки. Изобретение позволяет повысить качество отмывки и сушки подложек, расширить технологические возможности устройства, упростить аппаратурную реализацию процесса обработки, а также повысить надежность и производительность обработки. 2 н.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение предназначено для использования в мембранных нанотехнологиях для производства управляемых микро- и нанофлюидных фильтров, биосенсорных устройств, приборов медицинской диагностики. Сущность изобретения: в канальной матрице помимо пластины монокристаллического кремния дырочного типа с вскрытыми каналами и осажденного материала на фронтальной поверхности этой пластины создан промежуточный диэлектрический слой двуокиси кремния и нанесена металлическая пленка на фронтальную поверхность пластины с вскрытыми каналами, имеющими заданный поперечный размер. Техническим результатом изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик за счет введения электродов и применение электрокинетического и электрофизического контроля, что позволяет расширить номенклатуру изделий мембранной техники на основе биосовместимого и высокотехнологичного кремния. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к электротехническому оборудованию и может быть использовано для химико-динамического утонения германиевых подложек. Технический результат заключается в повышении производительности и упрощении конструкции. В устройстве химико-динамического травления германиевых подложек, включающем платформу с реакционными сосудами, выполненную с возможностью совершения орбитального движения в горизонтальной плоскости, платформа выполнена в виде короба и снабжена цилиндрическими ванночками, при этом на дно ванночек установлены диски вкладышей, на которых горизонтально расположены пластины подложкой вверх, кроме того, крышки-втулки ванночек выполнены с возможностью ограничения толщины слоя травителя на поверхности пластин, а дно ванночек выполнено с возможностью его охлаждения проточной водой. 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для генерирования плазмы высокой плотности и может быть использовано для травления изделий микроэлектроники. Устройство для плазмохимического травления содержит вакуумную камеру, генератор переменного напряжения высокой частоты и подложкодержатель с обрабатываемым изделием. Генератор соединен высокочастотным кабелем через согласующее устройство с генерирующей плазму спиральной антенной, размещенной в вакуумной камере. Подложкодержатель взаимодействует через дополнительное устройство с дополнительным генератором переменного напряжения высокой частоты. Согласующее устройство связано со спиральной антенной посредством полого вала, входящего в вакуумную камеру через вакуумный ввод вращения. На конце вала жестко закреплен полый рычаг. К полому рычагу прикреплен со смещением от оси вращения полого вала диэлектрический колпак с размещенной в нем спиральной антенной. Полый вал и подложкодержатель имеют автономные приводы вращения. Средство программного управления автоматически регулирует скорость вращения каждого привода, обеспечивая необходимую равномерность травления изделия. Изобретение обеспечивает уменьшение габаритов всей установки и снижение потребляемой мощности. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к способу и устройству получения кромки полупроводниковых устройств. В способе получения кромки полупроводникового устройства, включающем подготовку полупроводниковой подложки, которая имеет по меньшей мере две основные поверхности, каждая из которых имеет край, и по меньшей мере одну краевую область, которая прилегает по меньшей мере к одному из краев, нанесение химического травителя при одновременном вращении полупроводниковой подложки направленно по меньшей мере на одну краевую область полупроводниковой подложки так, что травление ограничено краевой областью, при этом начинают нанесение травителя на радиально внутреннюю часть, и зону обработки в процессе травления изменяют радиально наружу. Изобретение обеспечивает возможность получения кромки полупроводникового устройства при меньшем количестве этапов способа и с высокой точностью и воспроизводимостью. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к микроэлектронике, методам и технологическим приемам контроля и анализа структуры интегральных схем, к процессам сухого плазменного травления. Сущность изобретения: слой TiN удаляется селективно к SiO2, вольфраму и поликремнию при реактивном ионном травлении его в плазме O2 с присутствующей в зоне разряда пластинкой фторопласта площадью 2-20% рабочей поверхности высокочастотного (ВЧ) электрода, травление проводят при плотности ВЧ мощности 1-3 Вт/см2, а рабочую поверхность ВЧ электрода покрывают кремнием, графитом или другим фторопоглощающим материалом. 1 табл.
Изготовление относится к технологии изготовления силовых кремниевых транзисторов, в частности к способам обработки карбид-кремниевой трубы, применяемой для высокотемпературных процессов в диффузионных печах. Изобретение обеспечивает уменьшение длительности и упрощение процесса, полное удаление загрязнений. В способе обработки карбид-кремниевой трубы очистку карбид-кремниевой трубы проводят в растворе, состоящем из бифторида аммония - NH4HF2, соляной кислоты - НС1 и деионизованной воды - H2O в соотношении 1:1,5:4, соответственно. Длительность обработки составляет 10±7 минут. По окончании обработки трубу промывают в деионизованной воде при комнатной температуре 30 минут.
Наверх