Способ выявления дислокаций различного типа в структурах теллурида кадмия-ртути с кристаллографической ориентацией (310)


H01L21/30604 - Способы и устройства для изготовления или обработки полупроводниковых приборов или приборов на твердом теле или их частей (способы и устройства, специально предназначенные для изготовления и обработки приборов, относящихся к группам H01L 31/00- H01L 49/00, или их частей, см. эти группы; одноступенчатые способы изготовления, содержащиеся в других подклассах, см. соответствующие подклассы, например C23C,C30B; фотомеханическое изготовление текстурированных поверхностей или поверхностей с рисунком, материалы или оригиналы для этой цели; устройства, специально предназначенные для этой цели вообще G03F)[2]

Владельцы патента RU 2676626:

Акционерное общество "НПО "Орион" (RU)

Изобретение относится к материаловедению полупроводников и предназначено для контроля качества выращиваемых гетероэпитаксиальных слоев теллурида кадмия-ртути CdHgTe кристаллографической ориентации (310) при отработке процесса молекулярно-пучковой эпитаксии (МПЭ) для выявления различных типов дислокаций в слоях структур CdHgTe. Способ выявления дислокаций различного типа в структурах теллурида кадмия-ртути с кристаллографической ориентацией (310) включает травление в селективном травителе №1, травление в полирующем травителе №2 и дополнительное травление в селективном травителе №1. Селективный травитель №1 содержит 24 объемные доли 25% водного раствора оксида хрома (VI) (CrO3), 1 объемную долю соляной кислоты (HCl) и 8 объемных долей 5% раствора лимонной кислоты. Полирующий травитель №2 содержит 13 объемных долей этиленгликоля (С2Н4(ОН)2), 5 объемных долей метанола (СН3ОН (95%)), 2 объемные доли бромистоводородной кислоты (НВr(47%)) и 1 объемную долю перекиси водорода (Н2О2(30%)). Обеспечивается образование четко различимых по форме фигур травления, которые хорошо идентифицируются с дислокациями определенных типов. 2 ил.

 

Изобретение относится к материаловедению полупроводников и предназначено для контроля качества выращиваемых гетероэпитаксиальных слоев теллурида кадмия-ртути (CdHgTe) кристаллографической ориентации (310) при отработке процесса молекулярно-пучковой эпитаксии (МПЭ), в частности, для выявления различных типов дислокаций в слоях структур CdHgTe путем поочередного травления поверхности селективным и полирующим травителями.

От плотности и вида дислокаций в полупроводниковом материале зависит качество р-n перехода фотоприемных устройств. Для минимизации токов утечек, которые зависят от количества ловушек носителей заряда, необходимо чтобы плотность дислокаций в области р-n перехода не превышала порядка 106 шт/см2. Одним из основных способов контроля плотности дислокаций является селективное травление, в результате которого на поверхности структур КРТ образуются фигуры травления (треугольники - для структур ориентации (310)).

При отработке процессов МПЭ определяют типы протяженных дефектов (дислокаций, дислокационных петель) и особенности их перемещения в процессе роста слоев теллурида кадмия-ртути.

Целью данного изобретения является выявление различных типов дислокаций и дислокационных петель при отработке процесса МПЭ, которое позволяет получить на поверхности полупроводника хорошо идентифицируемые фигуры травления (ямки травления): равносторонние треугольники, треугольники неправильной формы, крупные образования из дислокаций (дислокационные петли) (фиг. 1).

Вдоль дислокационных линий происходит сегрегация примесей, находящихся в растущих слоях полупроводникового материала. Процесс селективного травления позволяет выявлять выходы дислокаций на поверхность материала за счет различных скоростей травления атомов примесей и собственных атомов полупроводникового материала. При этом процесс окисления и переноса атомов примесей протекает в кинетическом режиме химического травления, в то время как травление полупроводникового материала осуществляется в диффузионном режиме. Это позволяет избежать «подтравов» фигур травления и получить четко идентифицируемые фигуры травления.

Процесс полирующего травления представляет собой растворение полупроводникового материала и протекает в диффузионном режиме, поэтому процесс полирования поверхности проходит с минимальной скоростью. Искривление растворяющейся поверхности при дуффузионном режиме не будет оказывать существенного влияния на скорость переноса вещества (не более vmax≈0,7 мкм/мин.), и шероховатость поверхности будет минимальна (не более 5 нм). Таким образом, полирующее травление помогает сгладить рельеф поверхности, полученный после селективного травления.

Наиболее близким к изобретению является способ [J.R. Yang, X.L. Сао, Y.F. Wei, and L. Не «Traces of HgCdTe Defects as Revealed by Etch Pits» Journal of ELECTRONIC MATERIALS, Vol. 37, No. 9, 2008], где авторы применяли для структур Cd1-XHgXTe (при х=0,30÷0,33), выращенных жидкофазной эпитаксией (111В) и МПЭ (211), травители Schaake и Chen.

В нашем случае применяются травители следующих составов: для селективного травления теллурида кадмия-ртути (травитель №1) на основе системы: 25% водный раствор оксида хрома (VI) (CrO3) - 24; концентрированная соляная кислота (HCl) - 1; 5% раствор лимонной кислоты - 8 [RU 2619423] и полирующего травления (травитель №2) в объемных соотношениях С2Н4(ОН)2 - 13, СН3ОН (95%) - 5, HBr (47%) - 2, H2O2 (30%) [RU 2542894].

Достоинством применения этих травителей является отсутствие в работе паров брома, которые затрудняют контроль процессов приготовления раствора и работу с ним в процессе травления.

Задача изобретения - разработка способа выявления дислокаций различного типа в структурах теллурида кадмия-ртути с кристаллографической ориентацией (310) при использовании селективного и последующего полирующего травления структур теллурида кадмия-ртути (КРТ) с образованием четко различимых по форме фигур травления, которые хорошо идентифицируются с дислокациями определенных типов.

Задача решается за счет того, что первоначально структуру КРТ протравливают в селективном травителе, который представляет систему: 25% водный раствор оксида хрома (VI) (CrO3) - 24 об. доли; концентрированная соляная кислота (HCl) - 1 об. доля; 5% раствор лимонной кислоты - 8 об. долей (травитель №1) в течение 30±5 сек. В этом травителе раствор лимонной кислоты выполняет функцию комплексообразователя, который способствует растворению продуктов реакции окисления путем образования хорошо растворимых комплексных соединений.

После селективного травления структуру КРТ промывают деионизованной водой три минуты методом вытеснения, затем обрабатывают раствором для полирующего травления в течение 40±2 секунд.

Полирующий травитель (травитель №2) представляет систему из этиленгликоля С2Н4(OH)2 - 13 об. долей, метанола СН3ОН (95%) - 5 об. долей, бромистоводородной кислоты HBr (47%) - 2 об. доли и перекиси водорода Н2О2 (30%) - 1 об. доля. В этом травителе метанол, выполняя функции комплексообразователя, способствует растворению продуктов реакции окисления путем образования хорошо растворимых комплексных соединений и является ингибитором реакций бромирования этиленгликоля. Затем реакцию останавливают путем добавления «стоп-раствора» (насыщенный водный раствор нитрита натрия (NaNO2)), и структуру КРТ промывают в деионизованной воде методом вытеснения в течение 10-12 минут (время увеличено из-за сложности вымывания продуктов реакции с бромом).

Затем структуру КРТ обрабатывают в селективном травителе №1 в течение 30±5 секунд и промывают в деионизованной воде методом вытеснения 3-5 минут. Осушают методом центрифугирования.

После каждого травления поверхность структуры КРТ контролируют оптическими методами.

После поочередного травления в травителях №1, №2, №1 поверхность структуры КРТ наблюдают методом электронно-ионной микроскопии (АСМ) (фиг. 1).

Затем структура КРТ обрабатывается в селективном травителе №1 в течение 30±5 секунд и промывается в деионнизованной воде методом вытеснения 3-5 минут. Осушается методом центрифугирования.

После поочередного травления в травителях №1, №2 поверхность структуры КРТ наблюдалась методом атомно-силовой микроскопии (АСМ) (фиг. 1).

На фиг. 1, а различаются фигуры травления двух типов, которые соответствуют краевым и винтовым дислокациям. В качестве примера краевая дислокация очерчена квадратом, а винтовая - окружностью. В центральной области фиг. 1, а, б наблюдается дислокационная петля, представляющая собой объединение дислокаций. Изображение фиг. 1, б увеличено относительно фиг. 1, а для наглядного представления объединения винтовых дислокаций. Наблюдения показали, что такие фигуры травления, как равносторонние треугольники в процессе поочередного травления не изменяют своего места расположения по поверхности структуры - это краевые дислокации, в то же время как треугольники неправильной формы перемещаются относительно своего первоначального положения - это винтовые дислокации.

Для осуществления решения задачи необходима поочередная обработка: в селективном, полирующем, селективном травителях. Состав селективного травления отвечает следующим требованиям:

- процесс растворения атомов примесей, сегрегирующих в местах выходов дислокаций на поверхность полупроводникового материала, протекает в кинетическом режиме, поэтому процесс селективного травления поверхности в местах выхода дислокаций проходит с максимальной скоростью;

- процесс растворения полупроводникового материала осуществляется в диффузионном режиме, что позволяет избежать «подтравов» фигур травления и получить четко идентифицируемые треугольные ямки травления.

Недостатком однократного селективного травления является то, что при обработке в нем теллурида кадмия-ртути с ориентацией поверхности (310) не удается наблюдать перемещение винтовых дислокаций, и таким образом отличить их от краевых. Поэтому селективное травление необходимо повторять еще один раз после полирующего травления.

Состав для осуществления полирующего травления отвечает следующим требованиям:

- процесс растворения полупроводника 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.

Для выявления различных типов дислокаций на пластине КРТ, для травления структуры, используют два раствора. Раствор №1 - селективный, который имеет содержание следующих компонентов:

25% водный раствор оксида хрома (VI) (CrO3) - 24 об. доли,

концентрированная соляная кислота (HCl) - 1 об. доля,

5% раствор лимонной кислоты - 8 об. долей.

Раствор №2 - полирующий, который имеет содержание следующих компонентов:

этиленгликоль (С2Н4(ОН)2) - 13 об. долей,

метанол (СН3ОН (95%)) - 5 об. долей,

бромистоводородная кислота (HBr (47%)) - 2 об. доли,

перекись водорода (Н2О2 (30%)) - 1 об. доля.

В качестве примера осуществления изобретения приведем испытанный способ выявления различных типов дислокаций на структуре КРТ используя для селективного травления в составе следующих компонентов: 25%-го водного раствора оксида хрома (VI) (CrO3) - 24 об. доли; концентрированной соляной кислоты (HCl) 1 об. доля; 5%-го раствора органической кислоты - 8 об. долей и полирующего травления: этиленгликоль (С2Н4(OH)2) - 13 об. долей, метанол (СН3ОН (95%)) - 5 об. долей, бромистоводородная кислота (HBr (47%))) - 2 об. доли, перекись водорода (H2O2 (30%)) - 1 об. доля.

В качестве образцов использовались гетероэпитаксиальные структуры теллурида кадмия-ртути кристаллографической ориентации (310). Наличие эффекта травления устанавливалось наблюдением поверхности образцов на атомно-силовом микроскопе «Integra Maximus» (фиг. 2).

Фиг. 2 показывает, что после травления эпитаксиальной структуры теллурида кадмия-ртути ориентации (310) в системе 25% раствор CrO3 (VI) -концентрированная HCl - 5% раствор лимонной кислоты на поверхности появляются более четко идентифицируемые треугольные ямки травления, чем после травления в травителе [H.F. Schaake, A.J. Lewis Mater. Res. Soc. Symp. Proc (USA) vol. 14 (1983) p. 301].

Таким образом, предлагаемый способ позволяет осуществить качественный контроль гетероэпитаксиальных структур при отработке процесса молекулярно-пучковой эпитаксии при выращивании гетероэпитаксиальных слоев теллурида кадмия-ртути (CdHgTe), в частности, для выявления различных типов дислокаций на структурах КРТ кристаллографической ориентации (310) при помощи химических травлений поверхности пластин селективным и полирующим травителями.

Способ выявления дислокаций различного типа в структурах теллурида кадмия-ртути с кристаллографической ориентацией (310), включающий травление структуры КРТ в селективном травителе №1, травление в полирующем травителе №2, отличающийся тем, что дополнительно после травления в травителе №2 проводят травление в селективном травителе №1, селективный травитель №1 содержит 24 объемные доли 25% водного раствора оксида хрома(VI) (CrO3), 1 объемная доля соляной кислоты (HCl), 8 объемных долей 5% раствора лимонной кислоты; полирующий травитель №2 содержит 13 объемных долей этиленгликоля (С2Н4(OH)2), 5 объемных долей метанола (CH3OH (95%)), 2 объемные доли бромистоводородной кислоты (HBr (47%)), 1 объемная доля перекиси водорода (Н2О2 (30%)).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полевого транзистора с пониженной плотностью дефектов.

Изобретение относится к области нагревательных устройств и может быть использовано для регулирования температуры обработки полупроводниковой пластины в процессе выращивания полупроводникового слоя.

Использование: для создания фильтрующего элемента с датчиком измерения перепадов давления. Сущность изобретения заключается в том, что фильтрующий элемент содержит основное тело, причем на основном теле размещен датчик для измерения перепадов давления, причем указанный датчик содержит электронный чип и сенсорный чип, расположенные внутри функционального объема, который имеет длину максимум 4-5 мм, ширину максимум 2-3 мм и высоту максимум 0,5-0,8 мм.

Изобретение относится к области техники жидкокристаллических дисплеев, в частности к контролю конструкции с МДП-структурой (структурой металл - диэлектрик - полупроводник) в ТПТ (тонкопленочных транзисторах) и его системе.

Изобретение относится к устройству для термической обработки подложки, причем устройство имеет нагревательный узел и носитель, снабженный опорной поверхностью для поддержания подложки.

Изобретение относится к способам получения эпитаксиальных тонкопленочных материалов, а именно EuSi2 кристаллической модификации hP3 (пространственная группа N164, ) со структурой интеркалированных европием слоев силицена, которые могут быть использованы для проведения экспериментов по исследованию силиценовой решетки.

Изобретение относится к тонкопленочному транзистору (TFT), содержащему подложку (100) со слоем (101) электрода затвора, наложенным и структурированным на ней, и изолирующим слоем (102) затвора, наложенным на слой электрода затвора и подложку.

Изобретение относится к способам монтажа микросборок в корпусах электронных модулей и может быть использовано при осуществлении сборки сверхвысокочастотных (СВЧ) модулей активных фазированных антенных решеток (АФАР).

Изобретение относится к композиции химического механического полирования для обработки наружной сапфировой поверхности и способу полирования сапфировой подложки.

Настоящее изобретение относится к жидкому составу для получения содержащих оксид индия слоев. Состав получают путем растворения по меньшей мере одного соединения алкоксида индия, которое может быть получено при помощи реакции тригалогенида индия InX3, где X=F, Cl, Br, I, с вторичным амином формулы R'2NH, где R'=C1-C10-алкил в молярном соотношении от 8:1 до 20:1 к тригалогениду индия в присутствии спирта общей формулы ROH, где R=C1-C10-алкил, по меньшей мере в одном растворителе, выбранном из группы, состоящей из первичных, вторичных, третичных и ароматических спиртов.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при изготовлении кремниевых кристаллов микромеханических приборов, таких как акселерометры, гироскопы, датчики угловой скорости.

Реактор для плазменной обработки полупроводниковых структур относится к области технологических устройств для травления технологических материалов в области производства изделий электронной техники и может быть использован, например, для проведения высокоаспектных процессов травления кремния в производстве микроэлектромеханических систем (МЭМС) или для создания щелевой изоляции при реализации технологии трехмерной интеграции кристаллов.
Изобретение относится к технологии обработки полупроводниковых приборов или их частей и может быть использовано для предварительной подготовки поверхности кремниевой подложки к технологическим процессам.

Изобретение относится к микроэлектронике, способам контроля и анализа структуры интегральных схем, к процессам жидкостного травления. Сущность изобретения: выравнивание локальной неравномерности толщины слоя двуокиси кремния на поверхности кристалла ИС, образовавшейся в процессе последовательного удаления топологических слоев, производится с помощью локального жидкостного травления, которое осуществляется «закрашиванием» области с более толстым слоем двуокиси кремния заостренным пористым стержнем, насыщенным травителем.

Изобретение относится к области микроэлектроники, в частности к технологии изготовления полупроводниковых структур, являющихся элементной базой функциональной микроэлектроники, и может быть использовано в технологии изготовления интегральных чувствительных элементов газовых датчиков с диэлектрическими мембранами.

Изобретение относится к способу очистки подложек из ситалла. Способ включает химическую очистку и промывку в деионизованной воде.

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.

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.
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.
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 AIIIBV включает ортофосфорную кислоту и глицерин.

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 относится к материаловедению полупроводников и предназначено для контроля качества выращиваемых гетероэпитаксиальных слоев теллурида кадмия-ртути CdHgTe кристаллографической ориентации при отработке процесса молекулярно-пучковой эпитаксии для выявления различных типов дислокаций в слоях структур CdHgTe. Способ выявления дислокаций различного типа в структурах теллурида кадмия-ртути с кристаллографической ориентацией включает травление в селективном травителе №1, травление в полирующем травителе №2 и дополнительное травление в селективном травителе №1. Селективный травитель №1 содержит 24 объемные доли 25 водного раствора оксида хрома, 1 объемную долю соляной кислоты и 8 объемных долей 5 раствора лимонной кислоты. Полирующий травитель №2 содержит 13 объемных долей этиленгликоля 2), 5 объемных долей метанола ), 2 объемные доли бромистоводородной кислоты ) и 1 объемную долю перекиси водорода ). Обеспечивается образование четко различимых по форме фигур травления, которые хорошо идентифицируются с дислокациями определенных типов. 2 ил.

Наверх