Электролит для анодирования арсенида галлия

 

Союз Советских

Социалистицеских

Республик

on c saе

ЙЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11) 56 5954 (6l) Дополнительное к авт. свил-ву (51} М. Кл.

С 25 Ю 11/32 (22) Заявлено 23.12.75 (21) 2305481/02 с присоединением заявки №(23) Приоритет (43) Опубликовано25.07.77.Бюллетень № 27 (45) Дата опубликования описания 29.08.77

Государственный ноинтет

Совета Миннотроо СССР оо делам нзооретений и открытий (53) У Д К 62 1. 357. 8 (O88.8) (72) Авторы изобретения

И. Н. Сорокин, В. И. Козлов и А. В. Емельянов (71) Заявитель

Московский институт электронной техники (54) ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ АНОДИРОВАНИЯ

АРСЕНИДА ГАЛЛИЯ

Изобретение относится к электрохимической обработке полупроводников, в частности к составам алектролитов для анодирования полупроводниковых соединений, содержащих галлий.

Известны электролиты для анодирования арсенида галлия, содержащие водный раствор перекиси водорода с добавкой буферных смесей.

Наиболее близким к изобретению является электролит для анодирования арсенида галлия, содержащий -раствор перекиси водорода и гидроокись аммония.

Однако известные алектролиты дают низкую скорость окисления и не позволяют получать равномерное покрытие толщиной более 3 5 00-4 000 Л.

Предлагаемый электролит отличается от известных тем, что он наряду с гидроокисью аммония. содержит атиленгликоль, а в качестве растворителя — изобутиловый спирт при следующем соотношении компонентов, o6.%;

Гидроокись аммония 5-1 5

Изобутиловый спирт 30-7 0

Этиленгликоль Остальное

Это позволяет увеличить скорость анс дирования и улучшить качество оксидных и окрытий.

В алектролите предлагаемого состава скорость анодирования увеличивается за счет понижения интенсивности саморастворения оксидных пленок. Из предлагаемого алектролита получают равномерные по толшине, беспористые и стабильные по свойствам покрытия толщиной более 600 А.

Гидроокись аммония является источником гидроксильных ионов в электролите, разряд которых на аноде вызывает окисление полупроводника, а также одновременно соединением, обеспечивающим алектропроводн ость раствора и позволяющим поддерживать рН в нужных пределах.

Изобутиловый спирт является растворителем, а этиленгликоль - вязкостной добавкой и дополнительным источником гидроксильных ионов.

Электролит готовят путем смешивания к омп онентов.

565954

Таблица 1

Скорость анодироврния, А /мин

Толщина

Пробивное напряжение ср

Скорость травления

Сй; »

А /мин пленки с р<>

А изобутиловый спирт этиленгликоль гидроокись аммония

1200+154 25+15

48

180

65Сн-110

512+50

510»45

520+48

600

48001 52

92+5

86+ 4

88+ 5

20+ 10

820 6000 +40

40

15

67 0 605 СН. 35, 200 2500+35

20

30

720+85

Анодированию подвергают пластины полулроводникового арсенйда .галлия и -типа с

)7 -Я концентрацией носителей 10 см . Окисление проводят в гальваностатическом ре2 жиме при плотности тока 2 маlсм до предельного потенциала формирования.

Пример 1. Для анодирования используют смеси ингредиентов, содержащие

50 о6.% изобутилового спирта, 2; 5; 10;

15 и 20 o6.% гидроокиси аммония и этиленгликоль - до 100% в каждой смеси, о

Температура электролитов 20 С, расстояние между полупроводниковыми дисками диаметром 25-30 мм и катодом из нержавеющей стали 1,5 см.

Значения скорости анодирования, толщины получаемых пленок а также некоторые характеристики последних представлены в табл. 1.

Как видно из табл. 1, при концентрации гидроокиси аммония меньше 5 об.% уменьшаются скорость анодирования и толщина оксидной пленки, снижается пробивное напряжение и увеличивается скорость травления, т.е. получаемые окисные слои нестабильны.

При концентрации гидроокиси аммония более 15 об.% ухудшается качество окисных слоев и уменьшается скорость окисления, что связано с увеличением растворимости окисла в электролите.

Пример 2. В условиях примера 1 используют для анодирования пять смесей ингредиентов, содержащих 10 о6.% гидроокиси аммония, 10; 20; 40; 60 и 70 o6.% этиленгликоля и изобутиловый спирт до

1 00 о6.% в к ажд ой смеси.

Параметры электроокисления арсенида галлия в полученных электролитах и свойстK онцентрация компонентов, об% ва диэлектрических пленок приведены в табл. 2.

Данные табл. 2 показывают, что при кон» центрации этиленгликоля выше 65 об.% снижаются скорость анодирования и предельная толщина окисного слоя, увеличивается скорость травления и уменьшаются пробивные напряжения МДП-структур. Увеличение концентрации изобутилового спирта сверх

70 о6.% приводит к снижению предельной толщины окисного слоя из-за увеличения сопротивления электролита, а также к большей неоднородности окисных слоев по величине пробивного напряжения и толщине.

Данные о рН, вязкости и электропроводности электролитов, составы которых приведены в примерах.1 и 2, представлены в табл. 3 и 4 соответственно, Из данных табл. 3 и 4 видно, что рН предлагаемого электролита зависит в основном от концентрации гидроокиси аммония; вязкость раствора - cr соотношения концентраций этиленгликоля и изобутилового спирта. Сопротивление электролита (точнее сопротивление анода-полупроводника и электролита при Р „оgä = сО из т ) зависит от соотношения концентраций всех трех к омп one íòîâ.

Результаты исследования электролитов и получаемых в них диэлектрических пленок (табл. 1-4) показывают, что соотношения между к омп онентами электр Олита п о изобретению являются оптимальными.

Предложенный электролит для анодирования арсенида галлия позволяет получать равномерные по толщине (> 6000А ), беспористые, воспроизводимые и стабильные по свойствам пленки с пробивным наб пряжением (1-5) 10 В/см, которые можно использОвать для пассивации, маскирования и создания МДП-структур.

565954

Таблица 2

10

420

60

750

10

820

506+60

510 150

107 0

1200

48,2

7 8

30,2

8,7

9 5

26,6

10,5

7,9

40

15

24,4

11,4

7,1

12,0

17,3

6 3

20

Таблица 4

10,2

1192

21>4

10,6

30. 26,6

SO 10,5

30,8

10,2

52,4

10,1

1,9

10

10 80 16 6

10 60 10 9

10 40 7 9

10 20 4,9

2800+35 25+4

520OI30 9& 5

6000+40 86+4

4800Ф45 92+ 6

2500+350 35+ 15

Таблица 3 j

88Сн-120

5OOt 50

51 0 4 5

565954

Составитель E. Кубасова

Редактор Г. Котельский Техред И. Асталош

Корректор А. Гриценко, Заказ 2326/18 . Тираж 646 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4

Ф ормула изобретения

Электролит для анцдирования арсенида галлия, содержащий гидроокись аммония и,растворитель, о т л и ч а ю ш и и с я тем,.что, с пелью увеличения скорости ано. дирования и улучшения качества оксидных покрытий, он дополнительно содержит этиленгликоль, а в качестве растворителяизобутиловый спирт при следуюшем соотношении компонентов, об. %:

Гидроокись аммония 5-15

Изобутиловый спирт 30-70

Этиленгликоль Остальное.