Электролит для анодного окисления полупроводниковых соединений на основе aiiibv

Авторы патента:

Гребенщикова Елена Александровна (RU)

H01L21/306 - обработка химическими или электрическими способами, например электролитическое травление (для образования диэлектрических пленок H01L 21/31; последующая обработка диэлектрических пленок H01L 21/3105)

Владельцы патента RU 2621879:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к области микроэлектроники и может найти применение при формировании оксидных слоев в технологии МДП-приборов. Электролит для анодного окисления полупроводниковых соединений на основе A^IIIB^V включает ортофосфорную кислоту и глицерин. Дополнительно электролит содержит уксусную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Ортофосфорная кислота 1-20 Уксусная кислота 46-57 Глицерин Остальное

Электролит позволяет проводить анодное окисление поверхности полупроводников A^IIIB^V с сохранением целостности защитной маски из фоторезиста.

Настоящее изобретение относится к области микроэлектроники и может найти широкое применение при формировании оксидных слоев в технологии МДП-приборов.

Известно, что тонкие пленки оксида можно изготавливать на поверхности полупроводниковой подложки различными методами, например термообработкой подложки в воздушной атмосфере (термоотжиг), методом магнетронного распыления, анодным оксидированием в растворе электролита, анодным микродуговым оксидированием, методом автоволнового окисления. Принимая во внимание тот факт, что полупроводники не являются термостойкими соединениями и повышение температуры при обработке полупроводниковых кристаллов приводит к нежелательным последствиям, предпочтительным является метод анодного окисления в электролите при комнатной температуре.

При изготовлении МДП-структур возникает необходимость применять фотолитографию для ограничения области, на которой формируют слой анодного оксида и слой металла. Поскольку фоторезист присутствует в качестве маски на поверхности полупроводниковой пластины во время проведения анодного оксидирования необходим электролит, в котором фоторезист не разрушается.

Известен электролит для анодного окисления кремния (см. SU 602054, МПК H01L 21/306, опубликован 10.04.2001), содержащий этиленгликоль, ортофосфорную кислоту и ортомышьяковую кислоту при следующем соотношении компонентов, об.%:

Ортофосфорная кислота (уд. вес 1,68 г/см³)	5-15
Ортомышьяковая кислота (уд. вес 2,26 г/см³)	0,01-0,1
Этиленгликоль	Остальное

Недостатком известного электролита является присутствие в нем этиленгликоля, являющегося растворителем органических веществ, в том числе фоторезиста. Кроме того, этиленгликоль является токсичным веществом, относящимся по степени воздействия на организм к веществам 3-го класса опасности.

Известен электролит для анодного окисления антимонида индия (см. SU 1840205, МПК H01L 21/306, опубликован 20.08.2006), содержащий аммоний надсернокислый, глицерин, углерод четыреххлористый, диметилформамид и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Глицерин	55,0-70,0
Углерод четыреххлористый	5,0-15,0
Аммоний надсернокислый	0,3-3,0
Вода	0,1-1,0
Диметилформамид	Остальное

В качестве электропроводящей составляющей известный электролит содержит аммоний надсернокислый. Являясь сильным окислителем, аммоний надсернокислый в присутствии воды разлагается с выделением кислорода и озона, что приводит к появлению пузырьков газа в электролите, негативно влияющих на качество поверхности анодной оксидной пленки, а именно повышает ее пористость. Растворителем в известном электролите служат четыреххлористый углерод и диметилформамид. Основным недостатком известного электролита является нестойкость защитной маски из фоторезиста к этим растворителям.

Известен электролит для анодного окисления полупроводников типа A^IIIB^V (см. SU 1840202, МПК H01L 21/306, опубликован 20.08.2006), содержащий пирофосфорную кислоту, четыреххлористый углерод и органический растворитель при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Пирофосфорная кислота	0,3-3,0
Четыреххлористый углерод	5-15
Органический растворитель	Остальное

Известный электролит обеспечивает улучшенные параметры границы раздела полупроводник - анодный окисел, но не может быть использован при фотолитографии из-за растворения четыреххлористым углеродом и органическим растворителем маски из фоторезиста.

Известен электролит для анодного окисления полупроводниковых соединений A^IIIB^V (см. SU 1840187, МПК H01L 21/00, опубликован 10.08.2006), содержащий диметилформамид, персульфат аммония, глицерин и галогеносодержащую соль аммония при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Диметилформамид	50-80
Персульфат аммония	0,3-0,5
Галогеносодержащая соль аммония	0,0001-0,1
Глицерин	Остальное

Основным недостатком известного электролита является нестойкость защитной маски из фоторезиста к этому растворителю.

Известен электролит для анодного окисления полупроводниковых соединений на основе A^IIIB^V (см. RU 553699, МПК H01L 21/316, опубликовано 05.04.1977), совпадающий с настоящим решением по наибольшему числу существенных признаков и принятый за прототип. Электролит-прототип включает ортофосфорную кислоту, изопропиловый спирт и глицерин при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Ортофосфорная кислота	1,0-10,0
Изопропиловый спирт	30-70
Глицерин	Остальное

В электролите-прототипе ортофосфорная кислота служит в качестве электропроводящей добавки и обеспечивает увеличение скорости анодирования и улучшение диэлектрических свойств покрытия. Основным недостатком известного электролита-прототипа является нестойкость защитной маски из фоторезиста к изопропиловому спирту.

Задачей изобретения является разработка электролита для анодного окисления полупроводниковых соединений на основе A^IIIB^V, позволяющего проводить анодное окисление поверхности полупроводников A^IIIB^V с сохранением целостности защитной маски из фоторезиста.

Поставленная задача достигается тем, что электролит для анодного окисления полупроводниковых соединений на основе A^IIIB^V, включающий ортофосфорную кислоту и глицерин, дополнительно содержит уксусную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Ортофосфорная кислота	1-20
Уксусная кислота	46-57
Глицерин	Остальное

При содержании ортофосфорной кислоты более 20,0 мас.% скорость анодного окисления чрезмерно увеличивается, что приводит к менее ровной поверхности оксидного слоя. При содержании ортофосфорной кислоты менее 1 мас.% скорость анодного окисления значительно замедляется, что приводит к увеличению продолжительности и снижению технологичности процесса анодирования. При содержании уксусной кислоты более 57 мас.% вязкость электролита понижается, что препятствует достижению более ровной поверхности оксидного слоя на аноде. При содержании уксусной кислоты менее 46,0 мас.% морфология поверхности ухудшается из-за возрастающего влияния ортофосфорной кислоты. К тому же понижается электропроводность электролита, процесс растворения анодной пленки доминирует над процессом окисления поверхности полупроводника.

Электролит приготавливают путем смешивания компонентов: ортофосфорной кислоты, уксусной кислоты и глицерина в указанном выше соотношении. Смесь приготавливают при комнатной температуре, используют как свежеприготовленную, так и после выстаивания в течение 6 часов.

Пример 1. Анодное окисление проводили на полупроводниковом соединении InP, на поверхность которого была нанесена маска из позитивного фоторезиста AZ 4533 толщиной 2,0 мкм.

Электролит имел следующий состав, мас.%:

Ортофосфорная кислота	0,8
Уксусная кислота	57,0
Глицерин	Остальное

Расстояние между образцом площадью S=2 см² и катодом, изготовленным из платиновой проволоки, составляло 2 см. Анодирование проводилось при комнатной температуре 23°C без перемешивания электролита и дополнительного освещения, в потенциометрическом режиме (при постоянном напряжении) 50 В в течение 3 минут. Величина плотности тока в начале процесса анодирования составляла 20 мА/см², в конце процесса анодирования плотность тока понижалась до 0,2 мА/см². Толщину анодной пленки регулировали напряжением, создаваемым между анодом и катодом, которое задавалось на внешнем источнике питания постоянного тока Б5-50. Результат анодирования: оксидный слой на поверхности полупроводниковой пластины сформировался равномерным по толщине в виде беспористой пленки, фоторезист не поврежден.

Пример 2. Проводили анодное окисление, как в примере 1, за исключением того, что полупроводниковым соединением была пластина GaSb, на поверхность которого была нанесена маска толщиной 1,5 мкм из позитивного фоторезиста Shipley 1813-SP15, а электролит имел следующий состав, мас.%:

Ортофосфорная кислота	20,0
Уксусная кислота	46,0
Глицерин	Остальное

Результат анодирования: оксидный слой на поверхности полупроводниковой пластины сформировался равномерным по толщине в виде беспористой пленки, фоторезист не поврежден.

Пример 3. Проводили анодное окисление, как в примере 1, за исключением того, что полупроводниковым соединением была структура InAsSbP, на поверхность которого была нанесена маска толщиной 3 мкм из позитивного фоторезиста AZ 4533, а электролит имел следующий состав, мас.%:

Ортофосфорная кислота	7,5
Уксусная кислота	53,0
Глицерин	Остальное

Настоящий электролит позволяет совмещать в одном процессе два метода - фотолитографию с использованием позитивных фоторезистов, стойких в кислой среде, и анодное окисление поверхности полупроводника через маску из фоторезиста.

Диэлектрические свойства полученных анодных оксидов позволяют использовать их в приборах и устройствах, изготовленных на основе полупроводников A^IIIB^V и их соединений, работающих в ИК диапазоне (для пассивации поверхности мез свето- и фотодиодов, для создания МДП структур с применением в газочувствительных сенсорах).

Электролит для анодного окисления полупроводниковых соединений на основе A^IIIB^V, включающий ортофосфорную кислоту и глицерин, отличающийся тем, что дополнительно содержит уксусную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Ортофосфорная кислота	1-20
Уксусная кислота	46-57
Глицерин	Остальное

Изобретение относится к технологии микроэлектроники и может быть использовано для изготовления функциональных элементов наноэлектроники. Техническим результатом является возможность совмещения острия зонда с выполняемой на нем наноструктурой на предопределенных расстояниях 0-50 нм от оконечности острия.

Состав селективного травителя для теллурида кадмия-ртути // 2619423

Изобретение относится к области обработки поверхности теллурида кадмия-ртути ориентации (310) химическим селективным травлением. Cостав для селективного травления теллурида кадмия-ртути содержит ингредиенты при следующем соотношении, в объемных долях: 25%-ный водный раствор оксида хрома (VI) (CrO3) – 24, концентрированная соляная кислота (HCl) – 1, 5%-ный раствор лимонной кислоты – 8.

Установка для отмывки пластин // 2618492

Изобретение относится к оборудованию для производства полупроводниковых приборов и может быть использовано для операции обезжиривания и отмывки пластин. Технический результат выражается в снижении себестоимости и трудоемкости процесса отмывки за счет того, что установка для отмывки пластин выполнена в виде камеры, состоящей из верхнего и нижнего отсеков, соединенных патрубком, нижний отсек камеры предназначен для растворителя, а в верхнем отсеке установлена кассета с обрабатываемыми пластинами, при этом дно верхнего отсека выполнено наклонным, в нижней точке наклонного дна расположен вход в сливной патрубок, выход которого размещен в нижнем отсеке камеры, а верхняя часть сливного патрубка расположена на уровне верхнего края пластин в кассете, камера снабжена патрубком-холодильником, расположенным в верхнем отсеке, и нагревательным элементом, расположенным под нижним отсеком.

Способ подготовки кристаллической или поликристаллической подложки под металлизацию // 2617461

Изобретение относится к радиоэлектронике, а точнее к технологии производства печатных плат. Сущность способа подготовки кристаллической или поликристаллической подложки под металлизацию заключается в том, что кристаллическую или поликристаллическую подложку стандартным образом шлифуют, на подложку наносят фоторезист, который затем засвечивают и травят, фоторезист покрывают маской и активным металлом для снятия заряда, создают внедренные дислокации, для чего выбранный металл обрабатывают потоком ионов от ионного ускорителя и после активации подложки маску и активный металл смывают жидким веществом, не реагирующим с активирующим металлом.

Состав селективного травителя для химических процессов утонения кремниевых пластин // 2615596

Изобретение относится к составам селективных полирующих травителей, используемых в процессах химического утонения эпитаксиальных кремниевых пластин при производстве полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.

Устройство крепления, позиционирования и маскирования кристаллов в технологии химического утонения кремния // 2612296

Изобретение используется в технологии химического утонения кремния при производстве формирователей видеосигналов для приборов с зарядовой связью, освещаемых с обратной стороны.

Способ определения температуры пористого слоя по изменениям показателя преломления при адсорбции // 2602421

Изобретение относится к области измерений температуры тонких поверхностных слоев, в частности пористого диэлектрического слоя в химической промышленности (катализ), при изготовлении оптических и химических сенсоров, а так же в процессе криогенного травления диэлектриков в технологии микроэлектроники.

Способ изготовления чувствительных элементов датчиков концентрации газа // 2597657

Изобретение относится к изготовлению средств выявления примесей газов и определения концентрации газов в воздушной среде. Способ изготовления чувствительных элементов датчиков концентрации газа согласно изобретению включает нанесение диэлектрической пленки на лицевую сторону кремниевой подложки, формирование на пленке структуры чувствительных элементов и создание тонких диэлектрических мембран методом анизотропного травления кремниевой подложки с обратной стороны, проводимого в два этапа, первый до нанесения диэлектрической пленки, а второй после завершения всех операций формирования структуры чувствительных элементов с предварительной защитой от травителя лицевой стороны подложки, при этом первый этап травления проводят сначала в водном растворе смеси этилендиамина с пирокатехином, а затем в водном растворе гидроокиси калия, а второй этап проводят только в водном растворе смеси этилендиамина с пирокатехином.

Устройство химико-динамического травления германиевых подложек // 2589517

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.

Водная полирующая композиция и способ химико-механического полирования подложек, имеющих структурированные или неструктурированные диэлектрические слои с низкой диэлектрической постоянной // 2589482

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.

Способ формирования нитей кремния металл-стимулированным травлением с использованием серебра // 2624839

Использование: для создания металлстимулированным травлением полупроводниковых структур с развитой поверхностью. Сущность изобретения заключается в том, что способ формирования нитей кремния металлстимулированным травлением с использованием серебра заключается в выращивании слоя пористых кремниевых нанонитей химическим травлением монокристаллического кремния с кристаллографической ориентацией поверхности пластины (100) р-типа проводимости в местах, покрытых серебром, в растворе, содержащем плавиковую кислоту, перекись водорода, с дальнейшим промыванием в 65%-ном растворе азотной кислоты для удаления частиц серебра и продуктов реакции, удельное сопротивление пластин как р-, так и n-типа проводимости находится в диапазоне от 10 мΩ·см до 12 Ω·см, раствор для травления содержит деионизованную воду, объем которой составляет 1/10 часть раствора для травления HF:H2O2:H2O с соотношением компонентов 25:10:4 соответственно, и серебро с концентрацией в растворе от 2,9·10-4 до 26·10-4 моль/л. Технический результат: обеспечение возможности улучшения качества слоев пористых нанонитей кремния.

Состав полирующего травителя для химико-механической полировки теллурида кадмия-цинка // 2627711

Изобретение относится к обработке поверхности теллурида кадмия-цинка химико-механическим полирующим травлением. Предложенный состав включает серную кислоту, перекись водорода, воду, этиленгликоль и глицерин, при следующем соотношении компонентов, объемные доли: серная кислота (98%) – 7, перекись водорода (30%) – 1, вода – 1, этиленгликоль - 3,5, глицерин - 3,5. Изобретение обеспечивает полирующее травление теллурида кадмия-цинка с образованием однородной поверхности с шероховатостью в среднем не более 7 нм. 3 ил.

Способ удаления фоторезистивных пленок с поверхности оптических стекол // 2643172

Изобретение относится к технологии изготовления изделий оптической техники, конкретно к способу удаления фоторезистивных пленок с поверхности оптических стекол, служащих в качестве основной маски при формировании микроэлементов на их поверхности. Технический результат изобретения заключается в обеспечении высокой скорости удаления фоторезистивной пленки с поверхности габаритных по площади и толщине оптических стекол без науглевоживания поверхности. В способе удаления фоторезистивных пленок с поверхности оптических стекол, включающем плазмохимическое травление пластины низкотемпературной плазмой в присутствии атомарного кислорода, согласно изобретению обрабатываемой пластиной является оптическое стекло, а нагрев фоторезистивной пленки до оптимальной температуры травления осуществляется инфракрасным излучателем, расположенным под поверхностью обрабатываемой пластины. 1 ил.