Способ электролитического анодирования

 

в

Еиеаюотоиа М А

Союз Советских

Социалистических

Республик

E О П

ИЗОБРЕТЕНИЯ

658626 (61)цополннтельное к авт. свид-ву— г (5!) М. Кл.

Н 01 L 2 1/306 (22) Заявлено 02.07.76(21) 2392871/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) ПриоритетйеуааретеехкиМ ваатет

СССР

an лелем юаеретеней и аткрютей

Опубликовано25.04.79.Бюллетень A&15

Дата опубликования описания 27-04.79 (53) ДК 621.382 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. А. Лабунов, В. И. Курмашев, В. А. Петрович и Ц. 9. Гопомако

Минский радиотехнический институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ЛНОДИРОВАНИЯ

Изобретение относится к электронной технике, а именно, к технологии полупроводниковых приборов и интегральных схем.

При производстве полупроводниковых приборов и интегральных схем используют разпичньте методы декорирования р-и перехоцов: сепективное ипн окрашивающее травление, эпектронитическое осаждение с замещением атомов кремния атомами осаждаемого метапла, эпектрохимическое осаждение без замещения, окисление.

Известен метод декорирования р-и переходов на кремнии посредством обработки в окрашивающих растворах ппавиковой кислоты с небоцьшой добавкой азотной киспоты или ее сопей (11.

При обработке шпифа кремниевой ппастины в таком растворе р- область окрашивается в темный цвет. Однако результаты декорирования, получаемые этим методом, плохо воспроизводимы вспедствие неконтролируемого введения окислительного компонента в приготовпенный раствор, например, кислорода из воздуха.

Кроме этого, дня улучшения результатов декорировання применяется подстветка шпифа, например, от пампы накапнвания и . проводится процесс непрерывного набпюдения резупьтатов декларирования с помощью микроскопа. Это, в свою очередь, . приводит к трудностям, связанным с защитой обспуживаккцего персонапа от паров плавиковой и азотной киспот.

Известен способ декорирования р-п переходов в кремнии посредством беээпектропизного никецирования, закпючающийся в том, что изготовпенный шлиф тз кремниевой пластины погружают в раствор, содержащий 2 г хлористого никепя, -3 r хпористого аммония, 1,5 г тиоцяанистого з. аммония, 100 см води, 30 см 28%-го нашатырного спирта 2). При этом на побласти из раствора осаждается зеркальная пленка никепя. К недостаткам метода следует отнести невысокую четкость . изображения, особенно в спучае плавных р-и переходов, а также необходимость

658626 4 ся, вспедствие чего р-и переход не выявится, ра Цепью настоящего изобретения является обеспечение высокой контрастности и чете- З кости получаемого изображения. ия Поставленная цель достигается тем, о- что анодирование осуществляют в потенциометрическом режиме в растворе электролита с дополнительным введением амино10 кислоты, например, гпицина, после чего удаляют образовавшийся окисел и указанный процесс повторяют нескопько раэ, например, не менее. трех, -что концентрация компонентов в водном растворе электро3 . пита составляет: азотнокислый натрий . (калий) - B,0-12,0 г/и, аминокислота

4,0-6,0 г/и, что анодирование проводят при линейном росте потенциала 70-150В в минуту, защиты обспуживаюшего персонала от паров нашатырного спирта и тиоцианист го аммония, так как рабочая температу ванны составпяет 95 С. Кроме того, используемый электропит с течением вр мени самоистошается" за счет испарен наиболее летучего компонента, что прив дит к плохой воспроизводимости результатов декорирования, попучаемых этим методом. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ эпектропитического анодирования, преимущественно дпя декорирования р-п переходов в кремнии, в водном растворе азотнокиспого натрия (Сущность способа заключается в том что изготовленный шлиф кремниевой ппа стины погружается в эпектропит — разб ленный водный раствор азотнокнспого 20 калия (KNO }таким образом, чтобы шлиф полностью смачивался электролитом и спужип анодом. В качестве катода может быть использован, например, зопотой электрод. При плотности тока поряд- М ка 50 мА/см кремний за одну минуту

2 окиспяется настолько, что образуются видимые пленки.окиспа кремния, приэтом переход отмечается изменением цвета окисной пленки в соответствии с разницей топшин окисла на участках и - и р— типа проводимости. Обычно при этом также определяются обе границы объемного заряда.

Известный способ декорирования не позволяет достаточно четко и уверенно выявить области р-и переходов, особенно слабо отпичаюшихся друг от .друга попожением уровня Ферми.

Это обусповпено тем, что скорость

4О окиспения кремния зависит от попожения уровня Ферми: чем ниже расположен уровень Ферми, тем выше скорость окисления, и йаоборот. Еспи разность в попожении уровня Ферми в и и р- областях не45 велика, то и разность в скоростях окисления этих областей также будет невепи» ка. Вследствие этого контрастность ° попучаемого иэображения может оказаться

50 недостаточной дпя надежного фиксирования границы р-и перехода„Кроме того, изготовленный шпиф имеет мехенически нарушенный спой, который даже при комнатной температуре является эффективным

N источником эде и дырок. Указанная причина может привести к тому, что скорости окисления р и и областей могут стать очень бпизкими ипи даже сравнятьПосле проведения процесса анодирования попученный окисе полностью удаляется погружением шпифа B ппавиковую кислоту, и процесс анодирования повторяется, причем операцию травления — анодирования повторяют не менее трех раз.

Использование потенциодинамического режима анодирования при пинейном росте потенциала со скоростью 70-150 В/мин обеспечивает более высокую скорость роста окисной пленки в р- области, чем в п- обпасти, так как при этом режиме анодирования скорость окисления более чувствительна к разпичию концентрац Й дырок в обеих обпастях.

Введение в состав электролита дпя анонсирования гпицина повышает контрастность и четкость попучаемого изображения. При этом используется явление зависимости скорости анодирования кремния от киспотности электролита. Побочным процессом анодирования является разложение гпицина на поверхности, кремниевой пластины и как спедствиеизменение киспотности электролита. Причем разложение гпицина происходит с различными скоростями на областях кремния с различным положением УФ..

Последовательное проведение операций анодирования и снятия окисла приводит к стравниванию механически нарушенной поверхности шпифа, возникшей при его иэготовпении.

Это приводит к тому, что положение уровня Ферми — на поверхности шпифа будет в меньшей степени отпичаться от положения уровня Ферми в объеме кремния. Причем увеличение

6586 6

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.АгсМг R- i. 7?Amer.CHein Solids"

1960, v 14, р. 104.

2. Патент Яцонии % 50-3252, кп. 12 А 211 (С 23 с 3/00}, 1975.

3.3ugkeep сМ v.a-"Сопчеп еп1 Мераб for Pheasurementof Ие 2вр Ь Q

Ve-. З аЕЕ i<<>sena rune< on in

5Ж соп ".ТЬв Review оХ S ient_#_ic lnStt utneot9 1963, ч. 34, р. 310-314. копи K.ГTBИ цикш>в с)кисление — Tpавпе— иие — окиспение", приводит к повышению размешаюшей способности метода декорирования р-п переходов D кремнии методом электропитического анодирования 5 изготовпениого шпифа.

Изобретение может быть ир<>иппюстрировано спедуюшими при:":ерами.

Пример 1. Проводят декорирование,испопьзуя гапьваностатический 10 режим (1 = 50 мл см ), при испопьзо/ 2 вании потенциодинамического режима со скоростью роста потенциала 100 Б/мин. Сравнение результатов позволяет сделать вывод, что при испопьзовании потеициодинамического р«жима качество декорирования существнно улучшается, так, что становятся ярко выраженными границы объемного заряда между р и и — областями.

Пример 2. Проверяют впияиие состава эпектропита на качество аекорирования, для чего в рабочий раствор вводят гпицин марки ХЧ в количестве

5 r/п. Анодированию подвергают кремний

15 КПБ10 марки — в потенциодинамичесЗООКЗФ0,2. ком режиме, Пример 3. Провержот влияние;@ копичества циклов "окиспение — травление — окисление" на качество декорирования (при том испопьзовапся потенциодинамичоский режим анодирования) .

Дпя проведония исследований берут крем10 КДБ10 ний марки

3ООКДБ1.

Эпитаксиапьный слой 10КББ10 при испопь-. зованиИ рабочего раствора как с гпицином. 4O так и без него, не выявпяпся, однако, пос-. пе удапения окиспа в.концентрированной ппавиковой кислоте и повторного окиспения эпитаксиапьный спой слабо выявился. После повторения указанных операб ций (сн ятия oKHciiB и окисления) эиитаксиапьный спой выявился достаточно четФормупа изобретения

3. Способ эпектропитического анодирования, преимущественно дпя декорирования р-и переходов в кремнии; в водном растворе азотнокиспого натрия, о т и ич а ю и и и с я тем, что, с цепью обеспечения высокой контрастности и четкости иопучаемого, изображени я, анодирование осушествляют в потенциометрическом режиме в растворе электролита с дополнитепьным введением аминокиспоты, например, глицина, поспе чего удапяют образовавшийся окисеп и указанный процесс повторяют нескопько раз, например, не менее трех.

2. Способ по и. 1, о т и и ч а юш и и с я тем, что, концентрация компонентов в водном растворе эпектропита составляет:

Л зотчокис пый натрий (калий } -8,0- l 2,0 г/и

Лминокиспота 4,0-6,0 г/и.

З.Способпоп. 1, отпи чаю— шийся тем, что анодирование проводят при пинейном росте потенциапа. 70150 В в минуту.

Составитель Г, Угпичика

Редактор A. 1брамов Техред З. Чужик Корректор М. Пожо

Заказ 2067/48 Тираж . 22 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, уп. Проектная, 4