Состав полирующего травителя для теллурида кадмия-ртути

Изобретение относится к области обработки поверхности теллурида кадмия-ртути химическим полирующим травлением. Состав полирующего травителя для теллурида кадмия-ртути включает компоненты при следующем соотношении, в объемных долях: метанол (95%) - 5, этиленгликоль - 13, бромистоводородная кислота (47%) - 2, перекись водорода (30%) - 1. Предложенный состав обеспечивает полирующее травление со скоростью не более 0,75 мкм/мин и позволяет получить поверхность теллурида кадмия-ртути с минимальной шероховатостью, в среднем не более 2 нм. 4 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к материаловедению полупроводниковых материалов и предназначено для использования в производстве различных фотоприемников на основе теллурида кадмия-ртути (CdHgTe), в частности к области обработки поверхности теллурида кадмия-ртути ориентации (310) химическим полирующим травлением.

От состояния поверхности полупроводникового материала, ее дефектности зависит качество пассивации и стабильность границы раздела CdHgTe/пассивирующий слой при изготовлении приборов. Для минимизации токов утечки на границе раздела CdHgTe/пассивирующий слой необходимо, чтобы перед проведением пассивации теллурида кадмия-ртути размеры шероховатостей поверхности были минимальны. Лучшим способом подготовки поверхности является полирующее травление.

Задачей данного изобретения является разработка состава травителя, который позволяет вести процесс полирующего травления теллурида кадмия-ртути со скоростью, обеспечивающей однородность травления.

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 ртути происходит за счет появления активного атомарного брома в процессе реакции взаимодействия: ). При диффузионном режиме радиус кривизны неровностей намного меньше толщины диффузионного слоя и подача реагента производится из глубины раствора, поэтому искривление растворяющейся поверхности не будет оказывать существенного влияния на скорость переноса вещества внутри диффузионного слоя.

Для растворения образующихся на поверхности оксидов целесообразно добавлять в травитель комплексообразователь (в заявляемом изобретении функцию комплексообразователей выполняют спирты).

Комплексообразователь способствует растворению продуктов реакции окисления путем образования хорошо растворимых комплексных соединений. 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.

Для теллурида кадмия-ртути наиболее распространены травители на основе брома в метаноле или бромистоводородной кислоты с добавлением этиленгликоля, глицерина. Известны составы для травления теллурида кадмия-цинка, которые также применяются и для травления теллурида кадмия-ртути, содержащие метанол, молочную кислоту, бром и этиленгликоль в различных соотношениях. Например, 5 объемных % (об.%) брома в метаноле +20 об.% молочной кислоты +2 об.% брома в этиленгликоле [Method for surface treatment of a cadmium zinc telluride crystal, US 5933706 A, дата публикации 3 авг. 1999, авторы изобретения: Burger A., Chang Н., Kuo-Tong Chen, James R.]. Для случая полирующего травления теллурида кадмия-ртути травитель этого состава неприемлем, так как характеризуется высокими скоростями (3-9 мкм/мин) травления.

Наиболее близким к изобретению является состав для полирующего травления теллурида кадмия-ртути на основе системы H2O2-HBr-растворитель, где в качестве растворителей используется вода, этиленгликоль [Томашик З.Ф., Гнатий И.И., Томашик В.Н., Стратийчук И.Б. Формирование полированных поверхностей монокристаллов CdxHg1-xTe травителями систем H2O2-HBr-растворитель. Тезисы докладов XIX Международной научно-технической конференции по фотоэлектронике и приборам ночного видения, Москва, 2006, стр.148-149]. Максимальное значение (≈23 мкм/мин) скорости травления характерна для растворов, обогащенных HBr, а минимальное (≈1 мкм/мин) - в растворах, содержащих наибольшее количество растворителя.

Недостатком травителя на основе такой системы является то, что при обработке в нем теллурида кадмия-ртути с ориентацией поверхности (310) шероховатость поверхности составляет не менее 7-10 нм (фиг.3), что не позволяет получать оптимальные электрофизические параметры на границе раздела CdHgTe/пассивирующий слой.

Задача изобретения - разработка состава для полирующего травления теллурида кадмия-ртути, который обеспечивает полирующее травление теллурида кадмия-ртути со скоростью не более vmax=0,75 мкм/мин и шероховатостью поверхности в среднем не более 2 нм.

Задача решается за счет того, что состав для полирующего травления теллурида кадмия-ртути, представляющий систему H2O2-HBr-этиленгликоль, согласно формуле изобретения дополнительно содержит метанол при следующем соотношении ингредиентов, объемные доли: этиленгликоль C2H4(OH)2 13, метанол CH3OH (95%) 5, бромистоводородная кислота HBr (47%) 2, перекись водорода H2O2 (30%) 1. Метанол, выполняя функции комплексообразователя, способствует растворению продуктов реакции окисления путем образования хорошо растворимых комплексных соединений.

Необходимость использования CH3OH обусловлена тем, что метанол смешивается в любых соотношениях с водой и органическими растворителями, а также его высокой активностью, связанной с малыми размерами молекул.

Метанол способствует растворению продуктов реакции окисления путем образования хорошо растворимых комплексных соединений. Это позволяет избежать загрязнений поверхности теллурида кадмия-ртути продуктами реакций травления. При соблюдении объемных соотношений C2H4(ОН)2 13, CH3OH (95%) 5, HBr (47%) 2, H2O2 (30%) 1 скорость травления составляет v≈0,65 мкм/мин, при этом шероховатость поверхности в среднем составляет менее 4-6 нм (фиг.2).

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.

Так, например, в состав многих травителей входит СН3ОН, однако, находясь в отличной от предлагаемой совокупности признаков, это приводит к отличному от достигаемого эффекту и не может быть использовано для неселективного, полирующего травления поверхности теллурида кадмия-ртути со скоростью не более vmax 0,7 мкм/мин. Только благодаря всей совокупности предлагаемых признаков, в результате взаимодействия всех компонентов, взятых в указанных пределах соотношений, удалось выявить новое свойство, состоящее в том, что представляется возможность проводить процесс растворения полупроводникового материала в диффузионном режиме. Это позволяет решить задачу изобретения. Таким образом, предлагаемое техническое решение удовлетворяет критерию изобретательского уровня.

Технический результат изобретения заключается в получении высококачественной поверхности теллурида кадмия-ртути с минимальной шероховатостью и высокими электрофизическими характеристиками для улучшения качества пассивации и стабилизации границы раздела CdHgTe/пассивирующий слой при изготовлении фотоэлектронных приборов.

Сущность изобретения: для полирующего травления теллурида кадмия-ртути используют состав, имеющий содержание следующих компонентов, в объемных долях: этиленгликоль - 13; метанол (95%) - 5; бромистоводородная кислота (47%) - 2; перекись водорода (30%) - 1.

В качестве примера осуществления изобретения приведем испытанный состав для полирующего травления теллурида кадмия-ртути в составе следующих компонентов, в объемных соотношениях: C2H4(OH)2 - 13, CH3OH (95%) - 5, HBr (47%) - 2, H2O2 (30%) - 1. В качестве образцов использовались эпитаксиальные структуры теллурида кадмия-ртути p-типа проводимости ориентации (310). Наличие полирующего эффекта травления устанавливалось наблюдением поверхности образцов после травления методом атомно-силовой микроскопии (АСМ). Скорость травления определялась при помощи анализа АСМ изображений профилей образцов после травления, поверхность которых перед травлением частично покрывалась фоторезистом. Сопоставление изображений «ступенек» на фиг.1 и фиг.2 показало, что при добавлении к системе H2O2-HBr-этиленгликоль метанола скорость травления уменьшается (время травления - 2 минуты). В предлагаемых соотношениях компонентов удалось осуществить полирующее травление поверхности теллурида-кадмия ртути ориентации (310) с максимальной скоростью порядка vmax≈0,7+0,05 мкм/мин.

Фиг.3 и фиг.4 показывают, что после травления в системе H2O2 - HBr - этиленгликоль - метанол шероховатость снижается не менее чем в три раза (среднее значение шероховатости 1,6 нм) по сравнению с травлением в системе H2O2 - HBr - этиленгликоль (среднее значение шероховатости - 6,339 нм). Данные, характеризующие шероховатость поверхности образцов, были получены при помощи программного обеспечения «Integra Maximus» (таблица 1).

Таким образом, предлагаемый состав позволяет получать полирующий эффект на образцах теллурида-кадмия ртути p-типа кристаллографической ориентации (310) при сохранении требуемой скорости процесса, чего не обеспечивал состав-прототип. Уменьшение шероховатости поверхности теллурида-кадмия ртути способствовало сокращению токов утечки на границе раздела CdHgTe/пассивирующий слой, что позволило повысить электрофизические характеристики приборов.

Таблица 1
Сравнительная характеристика шероховатости поверхности CdxHg1-xTe после воздействия полирующими травителями. Данные обработаны при помощи программного обеспечения «Integra Maximus»
1 Показатели H2O2 - HBr -этиленгликоль - метанол H2O2 - HBr -этиленгликоль
2 Amount of sampling (Объем выборки) 65536 65536
3 Мах (максимальное значение) 5.935 nm 10.954 nm
4 Min (минимальное значение) 0.000 nm 0.000 nm
5 Sy, Peak-to-peak (расстояние Мах-Min) 5.935 nm 10.954 nm
6 Mean Value (среднее значение шероховатостей поверхности) 1.555 nm 6.339 nm
7 Sa, Roughness average (среднее арифметическое отклонение профиля, Ra) 0.678 nm 1.325 nm
8 Sq, Root Mean Square (среднеквадратическое значение) 0.892 nm 1.660 nm
9 Second Moment (дисперсия) 3.217 nm*nm 42.948 nm*nm
10 Sdr, Surface Area Ratio (относительная погрешность по площади) 0.0155% 0.00715%

Состав полирующего травителя для теллурида кадмия-ртути, включающий этиленгликоль, бромистоводородную кислоту, перекись водорода, отличающийся тем, что он дополнительно содержит метанол при следующем соотношении компонентов, в объемных долях: метанол (95%) - 5; этиленгликоль - 13; бромистоводородная кислота (47%) - 2; перекись водорода (30%) - 1.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиоэлектронной техники и микроэлектроники и может быть использовано для плазмохимической обработки подложек из поликора и ситалла.

Изобретение относится к СВЧ плазменным установкам для проведения процессов травления и осаждения слоев - металлов, полупроводников, диэлектриков при пониженном давлении и может быть использовано в технологических процессах создания полупроводниковых приборов с высокой степенью интеграции.

Изобретение относится к СВЧ плазменным устройствам для проведения процессов осаждения и травления слоев - металлов, полупроводников, диэлектриков и может быть использовано в технологических процессах создания полупроводниковых приборов с высокой степенью интеграции, работающих в экстремальных условиях.
Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, к способам обработки кварцевой оснастки, в частности кварцевой трубы, применяемой при проведении высокотемпературных процессов в диффузионных печах.
Изобретение относится к технологии изготовления силовых кремниевых транзисторов, в частности к способам обработки обратной стороны кремниевых пластин перед процессом напыления.
Изготовление относится к технологии изготовления силовых кремниевых транзисторов, в частности к способам обработки карбид-кремниевой трубы, применяемой для высокотемпературных процессов в диффузионных печах.

Изобретение относится к микроэлектронике, методам и технологическим приемам контроля и анализа структуры интегральных схем, к процессам сухого плазменного травления.

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 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.

Изобретение относится к электротехническому оборудованию и может быть использовано для химико-динамического утонения германиевых подложек. Технический результат заключается в повышении производительности и упрощении конструкции.

Изобретение относится к проблемам химико-динамической полировки материала и может быть использовано для обработки металла, диэлектрика, полупроводника и их соединений.

Изобретение относится к полировке поверхностей металлических изделий для косметических целей и/или для целей механического функционирования. .

Изобретение относится к составам композиций на основе палладия. .

Изобретение относится к обработке поверхности металлов и сплавов с целью направленного изменения их физико-химических свойств для улучшения различных эксплуатационных характеристик.
Изобретение относится к области виброхимической обработки поверхности черных металлов, в частности, виброхимического шлифования и полирования, и может быть использовано при подготовке поверхности изделий из черных металлов к последующему нанесению гальванических покрытий.

Изобретение относится к химико-механической обработке металлических поверхностей , а именно к способам виброхимической обработки деталей из алюминиевых сплавов. .

Изобретение относится к химико-механической обработке металлов, в частности к виброхимическому шлифованию и полированию деталей из латуни и углеродистой стали. .

Изобретение относится к химикомеханической обработке металлов, а именно к виброабразивному полированию, преимущественно алюминиевых сплавов, содержащих 8-13% кремния-силуьшнов.

Изобретение относится к химическому полированию поверхности метал лов , в частности к управлению процессом полирования, может быть использовано в электронной технике.

Изобретение относится к линии непрерывного травления, содержащей рольганг, травильную ванну и расширяющееся уплотнение. .

Изобретение относится к области обработки поверхности теллурида кадмия-ртути химическим полирующим травлением. Состав полирующего травителя для теллурида кадмия-ртути включает компоненты при следующем соотношении, в объемных долях: метанол - 5, этиленгликоль - 13, бромистоводородная кислота - 2, перекись водорода - 1. Предложенный состав обеспечивает полирующее травление со скоростью не более 0,75 мкммин и позволяет получить поверхность теллурида кадмия-ртути с минимальной шероховатостью, в среднем не более 2 нм. 4 ил., 1 табл.

Наверх