Способ селенатно-тиосульфатной обработки поверхности арсенида галлия n-типа

Изобретение относится к электрохимии полупроводников и технологии полупроводниковых приборов. Сущность изобретения заключается в том, что поверхность полупроводникового электрода - арсенида галлия n-типа - перед электрохимическим нанесением металла подвергают дополнительной к стандартной химической обработке в растворах халькогенсодержащих соединений с последующей промывкой поверхности в прокипяченной дистиллированной воде. Отличительной особенностью от ранее известных способов предварительной халькогенной обработки поверхности арсенида галлия является то, что полупроводниковый электрод последовательно выдерживают в течение 3 минут в 0,1 Μ водном растворе селеновой кислоты, окунают в теплую дистиллированную воду с температурой 40°С, выдерживают 3 минуты в 0,1 Μ водном растворе тиосульфата натрия и промывают в двух порциях прокипяченной горячей дистиллированной воды с температурой 60-70°С. Далее следуют операции по электроосаждению на арсенид галлия металлов из водных растворов. Изобретение применяется в микроэлектронике при создании выпрямляющих контактов перед электрохимическим нанесением металла на полупроводник и обеспечивает повышение стабильности электрофизических характеристик выпрямляющих контактов металл-полупроводник при воздействии повышенных температур в окислительной атмосфере. 1 табл.

 

Изобретение относится к электрохимии полупроводников и технологии полупроводниковых приборов, применяется в микроэлектронике при создании выпрямляющих контактов перед электрохимическим нанесением металла на полупроводник.

Известны способы предварительной обработки поверхности арсенида галлия в парах серы, селена, их водородных соединений и в различных растворах халькогенсодержащих соединений [1-6]. В наших, ранее опубликованных работах, используется предварительная обработка поверхности арсенида галлия в водных растворах сульфида натрия и/или селенита натрия [4-6]. В работах [7, 8] для улучшения характеристик полупроводниковых приборов и выпрямляющих контактов используется раствор сульфида натрия, концентрация которого в сообщении [7] составляет 0,05 М, продолжительность обработки в нем 5 мин, а в сообщении [8] - 0,1 Μ и 15 мин. Способы предварительной обработки поверхности арсенида галлия в парах халькогенов и растворах халькогенидов щелочных металлов и аммония [1-9] способствуют устранению оксидов галлия и мышьяка (сульфидная или селенидная обработки) с поверхности полупроводника. Предложенный в работах [4-6] способ подготовки поверхности арсенида галлия способствует устранению с поверхности полупроводника элементного мышьяка (селенитная обработка) и оксидов элементов (сульфидная обработка), составляющих полупроводник, которые всегда присутствуют на его поверхности [10, 11] после стандартных способов подготовки образцов перед нанесением металла. Использование только одного из способов предварительной обработки поверхности арсенида галлия (или сульфидного, или селенитного) не позволяет провести должную перестройку поверхностных слоев полупроводника, и, следовательно, создать когерентную границу раздела металл-полупроводник, а получаемые на такой границе выпрямляющие контакты менее стабильны при термических и окислительных воздействиях. Применение последовательной сульфидно-селенитной [6] подготовки поверхности арсенида галлия дает лучшие результаты: постоянство электрофизических параметров контактов во времени, близость к единице значений коэффициента идеальности контактов. Таким образом, включение в методику обработки поверхности полупроводника соединений серы и селена в определенных степенях окисления способствует созданию выпрямляющих контактов металл-арсенид галлия n-типа с улучшенными электрофизическими характеристиками.

Из известных технических решений наиболее близким по назначению и технической сущности к заявляемому объекту является дополнительная к стандартной последовательная обработка поверхности арсенида галлия n-типа перед электрохимическим осаждением металла сначала в 0,05 Μ растворе сульфида натрия в течение 3 минут, затем споласкивание 1-2 секунды в теплой прокипяченной дистиллированной воде с температурой 40°С, далее в 0,1 Μ растворе селенита натрия в течение 3-4 минут с последующей промывкой образца по тридцать секунд в двух порциях прокипяченной дистиллированной воды с температурой 60-70°С [6]. При использовании данного способа обработки поверхности полупроводника формирование выпрямляющих контактов Ni-GaAs n-типа характеризуется недостаточно эффективной реорганизацией поверхности арсенида галлия перед электрохимическим нанесением на нее металла, что ведет к недостаточной стабильности контактов в воздушной атмосфере при температурах 200-300°С. Это отражается в отклонении коэффициента идеальности контакта (β) от единицы.

Сущность изобретения заключается в том, что дополнительно к стандартной обработке поверхность арсенида галлия n-типа последовательно обрабатывают в растворах селеновой кислоты и тиосульфата натрия, что позволяет преобразовать структуру поверхности полупроводника после стандартной механической и химической обработок с использованием шлифовальных материалов и сернокислотно-перекисного травителя и способствует повышению стабильности электрофизических характеристик выпрямляющих контактов металл-полупроводник при воздействиях повышенных температур в окислительной атмосфере.

Предлагаемый способ дополнительной предварительной обработки поверхности арсенида галлия способствует удалению с поверхности полупроводника слоя оксидов и элементного мышьяка, присутствующих после кислотно-перекисного травления образца и промывки его дистиллированной водой [10, 11]. Так как в стандартных химико-технологических операциях подготовки полупроводниковых образцов путем травления в сернокислом растворе перекиси водорода с последующей промывкой в дистиллированной воде не удается избежать контакта поверхности полупроводника с воздухом, то на поверхности образца происходит образование оксидной пленки. Наличие элементного мышьяка на поверхности арсенида галлия после стандартной операции травления и промывки объясняется его устойчивостью в водных растворах.

Действие растворов селеновой кислоты и тиосульфата натрия сводится к окислительно-восстановительным реакциям: окислению элементарного мышьяка до растворимых в воде форм и окислению компонентов полупроводникового материала. В результате этих реакций вероятно образование селенид- и сульфид-ионов. Последние способствуют удалению оксидов с поверхности полупроводника и формированию халькогенидов галлия и мышьяка. Селеновая кислота является более сильным окислителем, чем селенит натрия, используемый в способе-прототипе. Дополнительно она растворяет поверхностные оксиды галлия. Применение тиосульфатной обработки полупроводника вслед за обработкой в растворе селеновой кислоты способствует удалению ее следов за счет окислительно-восстановительного взаимодействия между ионамии

Предлагаемое в изобретении последовательное сочетание селенатной и тиосульфатной обработок поверхности арсенида галлия с последующей промывкой в двух порциях прокипяченной горячей дистиллированной воды температурой 60-70°С способствует формированию когерентной границы раздела металл-арсенид галлия n-типа, характеризующейся близкими к идеальным значениями электрофизических параметров (высота барьера Φ и коэффициент идеальности β) контактов металл-полупроводник при температурах 200-300°С в атмосфере воздуха. Результаты этих экспериментов отражены в таблице.

Осуществление изобретения достигается последовательным выполнением операций предварительной подготовки поверхности полупроводникового образца по стандартной и оригинальной методикам. Стандартная методика: рабочая сторона электрода из монокристаллического образца арсенида галлия n-типа (концентрация основных носителей (2, 4-7)·1016 см-3, ориентация поверхности (111) А, В) подвергается последовательно шлифованию алмазным порошком М8, полированию до зеркального блеска на замше с алмазной пастой, последовательному обезжириванию бутиловым эфиром уксусной кислоты, толуолом, четыреххлористым углеродом, травлению в сернокислотно-перекисном травителе состава H2SO4:H2O2:H2O=3:1:1 при температуре 70°С в течение 12-15 минут, промывке в горячей прокипяченной дистиллированной воде с температурой 60-70°С и сушке на воздухе в течение 20 мин. Концентрация серной кислоты составляет 90%, перекиси водорода - 28-30%, вода используется дистиллированная. Оригинальная методика: рабочая сторона полупроводникового электрода выдерживается в течение 3 минут в свежеприготовленном 0,1 Μ водном растворе селеновой кислоты H2SeO4, окунается в теплую прокипяченную дистиллированную воду с температурой 40°С, погружается на 3 минуты в свежеприготовленный 0,1 Μ водный раствор тиосульфата натрия Na2S2O3, промывается в двух порциях горячей прокипяченной дистиллированной воды с температурой 60-70°С по 30 секунд в каждой и с каплей воды на поверхности образца, под током переносится в электролит для электрохимического нанесения металла. Электроосаждение металла проводится согласно известным в литературе методикам.

Предложенная выше предварительная обработка поверхности арсенида галлия в растворах селеновой кислоты и тиосульфата натрия использована нами при создании выпрямляющих контактов никель/арсенид галлия n-типа.

Литература

1. Бессолов В.Н., Лебедев М.В. Халькогенидная пассивация поверхности полупроводников ΑIIIΒV. Обзор // Физика и техника полупроводников. - 1998. - Т. 32. - №11. - С.1281-1299.

2. Бонтарюк В.М., Жиляев Ю.В., Коненкова Е.В. Сульфидная пассивация силовых GaAs-диодов // Физика и техника полупроводников. - 1999. - Т. 33. - №6.

3. Сумец М.П. Электронные процессы на гетерогранице Ga2Se3-GaAs, сформированные обработкой GaAs в парах селена: автореф. дисс… канд. физ. - мат. наук. Воронеж, 1999.

4. Фомина Л.В. Физико-химические аспекты формирования нанослоевых структур контактов Ir - GaAs n-типа в условиях халькогенной пассивации поверхности полупроводника и электрохимического осаждения металла: Автореф. дис… канд. хим. наук. Барнаул, 2003. - 24 с.

5. Фомина Л.В., Безносюк С.А. Жидкофазная халькогенная пассивация при электрохимическом формировании выпрямляющих контактов металл-полупроводник с наноскопической границей раздела / Нанотехника. 2006. - №4 (8). - С.26-31.

6. Фомина Л.В., Безносюк С.А. Способ халькогенной обработки поверхности арсенида галлия n-типа. / Патент на изобретение 2291517. Приоритет изобретения 03 мая 2005 года.

7. Венгер Е.Ф., Кириллова С.И., Примаченко В.Е., Чернобай В.А. Электронные свойства реальной и сульфидированной поверхности GaAs / Физика и техника полупроводников. - 1995. - Т. 29. - №2. - С.244-254.

8. Бедный Б.И., Байдусь Н.В. Сульфидная пассивация поверхности GaAs: открепление уровня Ферми / Физика и техника полупроводников. - 1995. - Т. 29. - №8. - С.1488-1493.

9. Бессолов В.Н. Нанорельеф поверхности: влияние сульфидной обработки / В.Н. Бессолов, Ю.В. Жиляев, Е.Е. Заварин [и др.] // Физика и техника полупроводников. - 2000. - Т. 34. - №11. - С.1353-1356.

10. Мокроусов Г.М. Перестройка твердых тел на границах раздела фаз. - Томск: Изд-во Том. ун-та, 1990. - 230 с.

11. Готра З.Ю. Технология микроэлектронных устройств: Справочник. - М.: Радио и связь, 1991. - 528 с.

Способ селенатно-тиосульфатной обработки поверхности арсенида галлия n-типа, основанный на том, что поверхность полупроводникового электрода - арсенида галлия n-типа - перед электрохимическим нанесением металла подвергают дополнительной к стандартной химической обработке в растворах халькогенсодержащих соединений с последующей промывкой поверхности в прокипяченной дистиллированной воде, отличающийся тем, что при дополнительной обработке образец последовательно погружают сначала в водный 0,1 Μ раствор селеновой кислоты H2SeO4 на 3 минуты, затем его окунают в теплую дистиллированную воду с температурой 40°C, потом погружают на 3 минуты в 0,1 Μ раствор тиосульфата натрия Na2S2O3 и промывают по 30 секунд в двух порциях прокипяченной горячей дистиллированной воды с температурой 60-70°C.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к технологии изготовления силовых кремниевых транзисторов, в частности к обработке поверхности эпитаксиальных кремниевых пластин от различных видов загрязнений для формирования активных областей.

Использование: для изготовления иглы кантилевера сканирующего зондового микроскопа. Сущность изобретения заключается в том, что для изготовления иглы кантилевера используют хрупкую прозрачную подложку, которую заполняют оптически прозрачной жидкостью и в горизонтальном положении укладывают в пластическую массу, которую периодически замораживают и размораживают.

Изобретение относится к области обработки полупроводниковых материалов и может быть использовано в технологии изготовления приборов, в том числе матричных большого формата на основе арсенида галлия.

Изобретение относится к композициям, способам и системам, используемым во многих областях, включая в частности системы теплопереноса, например системы охлаждения, пенообразователи, пенные композиции, пены и изделия, включающие пены или изготовленные из пены, способы получения пен, в том числе и однокомпонентных, аэрозоли, пропелленты, очищающие композиции.

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.

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.

Изобретение относится к электронной технике СВЧ. Способ селективного реактивного ионного травления полупроводниковой гетероструктуры, имеющей, по меньшей мере, последовательность слоев GaAs/AlGaAs с заданными характеристиками, включает расположение полупроводниковой гетероструктуры на подложкодержателе в реакторе системы реактивного ионного травления с обеспечением контактирования слоя арсенида галлия с плазмой технологических газов, подачу в реактор технологических газов и последующее селективное реактивное ионное травление при заданных параметрах технологического режима. В способе используют полупроводниковую гетероструктуру, имеющую слой AlGaAs толщиной не менее 10 нм, с содержанием химических элементов AlxGa1-xAs при x, равном либо большем 0,22, в качестве технологических газов используют смесь трихлорида бора и гексафторида серы при соотношении (2:1)-(9:1) соответственно, селективное реактивное ионное травление осуществляют при давлении в реакторе 2-7 Па, мощности, подаваемой в разряд 15-50 Вт, температуре подложкодержателя 21-23°С, общем расходе технологических газов 15-25 мл/мин. Технический результат - повышение выхода годных путем повышения селективности, контролируемости, воспроизводимости, анизотропии и снижения неравномерности, плотности дефектов и загрязнений на поверхности полупроводниковой гетероструктуры. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к технологии обработки поверхности полупроводниковых пластин, в частности к процессам очистки поверхности пластин между технологическими операциями, для изготовления солнечных элементов. Способ согласно изобретению заключается в том, что с поверхности пластин происходит полное удаление окисла в растворе состоящей из плавиковой кислоты и деионизованной воды, при комнатной температуре раствора. Процесс удаления окисла считается законченным, в том случае, когда раствор скатывается с поверхности обратной стороны кремниевой пластины. Реакция обработки поверхности кремниевой пластины протекает с большой скоростью, длительность процесса составляет не более 20 секунд. При этом не происходит ухудшения качества поверхности кремния. Предлагаемый способ обеспечивает удаление остатков окисла с поверхности обратной стороны перед напылением и способствует улучшению адгезии, благодаря которой увеличивается процент выхода годных кристаллов - 98%. 3 пр.

Изобретение направлено на новую полирующую композицию, которая особенно хорошо подходит для полирования подложек, имеющих структурированные или неструктурированные диэлектрические слои с низкой или ультранизкой диэлектрической постоянной. Водная полирующая композиция содержит (A) абразивные частицы, выбранные из группы, состоящей из оксида кремния, оксида церия и их смесей, и (B) по меньшей мере одно амфифильное неионогенное поверхностно-активное вещество, выбранное из группы, состоящей из растворимых в воде или диспергируемых в воде поверхностно-активных веществ, имеющих (b1) гидрофобные группы, выбранные из группы, состоящей из разветвленных алкильных групп, имеющих 5-20 атомов углерода; и (b2) гидрофильные группы, выбранные из группы, состоящей из полиоксиалкиленовых групп, содержащих (b21) оксиэтиленовые мономерные звенья и (b22) замещенные оксиалкиленовые мономерные звенья, в которых заместители выбраны из группы, состоящей из алкильных, циклоалкильных или арильных, алкил-циклоалкильных, алкил-арильных, циклоалкил-арильных и алкил-циклоалкил-арильных групп; где указанная полиоксиалкиленовая группа содержит мономерные звенья (b21) и (b22) в статистическом, чередующемся, градиентном и/или блокоподобном распределении. Применяют композицию для производства электрических, механических и оптических устройств. Композиция имеет особенно высокую селективность по отношению к диоксиду кремния по сравнению с материалами с низкой и ультранизкой диэлектрической постоянной. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр.

Изобретение относится к области электрического оборудования, в частности к устройствам химико-динамического травления. Технический результат, достигаемый в предлагаемом устройстве химико-динамического травления германиевых подложек, заключается в упрощении конструкции и улучшении однородности травления. В устройстве химико-динамического травления германиевых подложек, включающем платформу с реакционными сосудами, выполненную с возможностью совершения орбитального движения в горизонтальной плоскости, имеющую форму короба и снабженную цилиндрическими ванночками, в которых располагаются пластины подложкой вверх, а сами ванночки снабжены крышками-втулками, выполненными с возможностью ограничения толщины слоя травителя на поверхности пластин, при этом дно ванночек выполнено с возможностью его охлаждения проточной водой, крышка-втулка каждой ванночки выполнена в виде перемешивающего плоского диска круглой формы из полипропилена с определенной конфигурацией технологических отверстий и с возможностью скольжения по поверхности подложки в слое травителя за счет орбитального движения платформы, кроме того, перемешивающий диск снабжен фторопластовыми вставками и держателем. 5 ил., 1 табл.
Наверх