Травитель для прецизионного химического полирования монокристаллов антимонида галия и твердых растворов на его основе

 

ТРАВИТЕЛЬ ДЛЯ ПРЕЦИЗИОННОСО химичЕСКо.го полирбвАния монорист;АЛЛОВ АНТШЮНВДА ГАЛЛИЯ И ТВЕРДЫХ PAci- ВОРОВ НА ЕГО ОСНОВЕ, содержащий молочную кислоту, перекись водорода и плавиковую кислоту, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью получения зеркально-гладкой поверхности монокристаллов антимонида галлия, эпитаксиальных слоев антимонида галлия и твердых растворов на его оскове при прецизионном послойном травлении , он дополнительно содержит винную кислоту при следуюцих соотношениях компонентов, об.%; 27%-ная винная кислота 15-40 40%-ная молочная кислота53-80 30%-ная перекись водо- .. рода 0,5-9,5 (О 45%-ная плавиковая кислота 0,5-1,5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ОРЗ

РЕСПжЛИК

ГОСУДАРСТВЕККЫЙ КОМИТЕТ СССР

А0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ1Ф г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

53-80

0,5-9,5

0,5-1,5 рода

45Х- íàÿ плавиковая кислота (21) 3556087/24-25 (22) 25;02.83 (46) 15.10.86. Бюл. У 38 (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт радиотехники и электроники АН СССР (72) Л.Б. Хусид, Б.Д. Луфт, М.Л. Яссен и С.А. Лазарев (53) 621.382(088.8) (56) йуфт Б.Д., Перевощиков В.А., Возмилова А.Н. и др. Физико-химические методы обработки поверхности полупроводников.-М.: Радио и связь, 1982, с. 72.

Авторское свидетельство СССР

В 784635, кл. Н 01 L 21/302, 1979. (54) (57) ТРАВИТЕЛЬ ДЛЯ ПРЕЦИЗИОННОГО.

ХИМИЧЕСКОГО ПОЛИРдВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОИ АНТИИОНИДА ГАЛЛИЯ И ТВЕРДЫХ PACT-,.SU„1135382, A (51)4 Н 0 1 L 21 306

ВОРОВ НА ЕГО ОСНОВЕ, содержащий молочную кислоту, перекись водорода и плавиковую кислоту, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью получения зеркально-гладкой поверхности монокристаллов антимонида галлия, эпитаксиальных слоев антимонида галлия и твердых растворов на его осно ве при прецизионном послойном травлении, он дополнительно содержит винную кислоту при следующих соотношениях компонентов, об.X:

27Х-ная винная кислота 15-40

40Х-ная молочная кислота

ЗОХ-ная перекись водо- ..

Этот состав также неприемлем. для прецизионного химического полирования монокристаллов GaSb и послойного полирования тонких эпитаксиальных . слоев GaSb u его твердых растворов в гетероэпитаксиальных структурах

III

А В" из-sa большой скорости травления (. . 2 мкм мин).

Целью изобретения является нолу-

l учение поверхности монокристаллов антимонида галлия, эпитаксиальных слоев антимонида галлия н твердых растворов на его основе при прецизионном послойном травлении.

Поставленная цель достигается тем, что травитель для прецизионного химического полирования монокристаллов антимонида галлия и твердых растворов на его основе, содержащий молочную кислоту, перекись водорода и плавиковую кислоту, дополнительно содержит винную кислоту при следующих соотношениях компонентов, об.Ж

27Х-ная винная кислота 15-40

40Х-ная молочная кислота .53-80

307-ная перекись водорода 0,5-9,5

45Х-ная плавиковая кислота 0,)-1,5

При использовании составов трави.телей вне укаэанных пределов концентрации компонентов качеств6 поверхll 1135382 2

Изобретение относится к технике воляют получать гладкую зеркальную химического полирования полупроводни- поверхность (R z 0,02-0,05мкм),хоковых материалов, в частности моно- тя при использовании травителя (1) кристаллов антимонида галлия, тонких часто на поверхности образуются окисэпитаксиальных слоев (пленок) анти- 5 ные пленки. Составы (1) и (2) также монида галлия и его твердыхрастворов неприемлемыдля прецизионногопослой1И ч с другими соединениями А-В- в гете- ного химического полирования моноЮ у роэпитаксиальных структурах А В- кристаллов GaSb и особенно тонких (например, А1„са, „ ASySb, „(GaSb), (0,5-5 мкм) эпитаксиальных слоев широко используемых в различных 10 GaSb и его твердых растворов с друмикро- и оптоэлектронных устройст- гими соединениями А-В"- из-за большой вах. скорости травления (> 15-20 мкм/мин)

Известны травители для прецизион- указанных материалов в этих травитеного химического полирования моно- лях, кристаллов антимонида галлия следу- 15 Наиболее близким техническим реюЩих составов: шением является травитель для прецисмесь Н20,,HF с винной кислотой (1); зионного химического полирования смесь Н,02 HF с молочной кислотой (2)., монокрнсталлов антимонида галлия и

Эти травители приемлемы для хими- твердых растворов íà его основе, соческого полирования монокристалличес- 20 держащий молочную кислоту, перекись ких пластин (подложек) GaSb (ориента- водорода и плавиковую кислоту. ции (100) и 11111 В), так как ноз- Травитель имеет следующий состав: мас.Х об.X

Молочная кислота 30-40 53-77 (403-ная)

Перекись водорода 5-20 19-36 (ЗОЖ-ная)

Плавиковая кислота 2-10 4-11 (457-ная)

Вода Остальное ности монокристаллов GaSb и эпитак30 сиальжи споев СаЯЬ и его твердых растворов после полирования неудовлетворительное (точки, рябь, окисленная поверхность и др. дефекты) или скорость травления более 2 мкм/мин.

Травители приготавливают смешива35 нием 277.-ного водного раствора винной кислоты, 40Х-ного раствора молочной кислоты, 30Х-ного раствора перекиси водорода Н,О и 45Е-ного ра40 створа плавиковой кислоты HF при соотношениях компонентов, указанных в примерах 1-5. Используются реактивы, марок ОСЧ или ХЧ (молочная кислота) и деионизованная вода марки А..

Травление поверхности монокристал45 лов СаЯЬ.

Образец, например монокристаллическую пластину ОаВЬ ориентации 100) или (111 В толщиной 400—

600 мкм, предварительно подвергнутую химико-механическому полированию (ХМП), очищают от поверхностных загрязнений, помещают во фторопластовую кассету и подвергают химико-динамическому полированию вначале в

55 известном составе травителя (1) или (2) с большой скоростью травления (« 10 мкм/мин) на глубину 40—

50 мкм (для удаления нарушенного

35382 4

3 мин; обработка в концентрированной Нà — 5 мин, промывка в воде

2-3 мин, сушка в центрифуге — 2 мин.

Такая последовательная обработка при использовании данных составов травителей обеспечивает получение зеркально-гладкой поверхности образцов монокристаллов GaSb без нарушенного слоя и видимых фазовых пленок.

2 3 . 4

38 27 32 15 10 30

58 71 59 70 87 68,5

30 10 80 145 15 10

1,0 1,0 1,0 0,5 1,5 0,5

Винная кислота

Молочная кислота

Перекись водорода

Плавиковая кислота

Качеств поверхности образцов монокристаллов GaSb.

Для составов 1-3: нарушенный слой отсутствует, поверхность гладкая, зеркальная, беэ точечных и других дефектов..

Для составов 4,5: поверхность неудовлетворительная, неоднородная, с фазовыми пленками.

Итак, при использовании данных, составов травителей в указанных пределах концентраций всех компонентов 35 (rM. составы 1-3) достигается зеркально-гладкая поверхность и низкая скорость травления (0,2-2 мкм/мин) .

При использовании же составов вне укаэанных пределов содержания компо- 4р нентов (см. составы 4 и 5) качество поверхности неудовлетворительное.

При использовании всех составов 1-5 скорость травления стабильна.

Послойное травление гетероэпитак- 45 сиальных структур.

Делают свежий скол структуры и выявляют границы слоев в травителе:

4 r К 3Fe(CN) 7,,6 г КОН, 50 мл Н,О в течение 1 мин при 20 С. Толщины слоев измеряют с помощью микроскопа

ИБИ-6. Часть структуры, не подвергающуюся травлению, и обратную. сторону подложки защищают химически стойким лаком (ХСЛ) .

S5

Травление отдельных слоев структуры проводят в составе 6 травителя так Jae как и травление монокристал- слоя), а затем после промывки образца водой — в данном составе травителя на требуемую глубину. Образец в кассете под слоем травителя извлекают из реакционного сосуда и сразу же подвергают .следующей обработке: промывка. в воде 2-3 мин, промывка в растворе NHO :Н 0=1:10 (объемные части) 10 мин, промывка в воде — 2—

Составы травителя, об.%:

Скорость травления, мкм/мин 0,4

0,2 2 0,4 0,8 лов, но без предварительного удаления нарушенного слоя. Время травления устанавливают, исходя иэ толщины слоя, который требуется удалить, и скорости травления его в данном составе травителя. По окончании травления, промывки и сушкй образца ХСЛ удаляют, глубину травления измеряют на микроскопе NHH-9 по высоте сту.пеньки травления.Еели требуется удалить последующие слои многослойной гетероструктуры, то часть слоя, вскрытого в предшествующей операции, защищают ХСЛ и травление структуры производят так же, как описано выше.

Состав 6 травителя, o6.%, применяется для послойного травления гетероструктуры А1 „Са „ „ Аэу$Ь, „ (Са$Ь

Х « 0,25; у - 0 02.

Структура и-GaSb/n-А1 Са, Ав $Ь „ 1

/р-GaSb/ р-А1 Сач, Аз„ $Ъ 8 /

/р-GaSb/ð-Са$Ь (1 00

Последовательно вскрывают эпитаксиальные слои травлением каждой ступеньки в течение 2-5 мин (в saвисимости от толщины слоя).

Высоты ступенек в исследуемой структуре. следующие:

1,7 мкм (U = 0,34 мкм/мин)

2,2 мкм (Ч = 0,44 мкм/мин)

1,1 мкм (Ч = 0,38 мкм/мин)

1,8 мкм (Ч = 0,43 мкм/мин)

1,9 мкм (U = 0,38 мкм/мин) Составитель С. Титова

Техред А.Кравчук

Редактор А. Купрякова

Корректор О..Луговая

Ь

° В

Подписное

Заказ 5588/2 Тираж .643

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж 35 ° .Раушская иаб, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул.. Проектная, 4

Ф 1135382

Скорость травления достаточно ста- вых материалов в тонких слоях, напбилвна и воспроизводима с точностью ример при рентгенотопографических и

+10X, других исследованиях дефектной струк туры отдельных слоев структур.и нодДанное изобретение позволяет ложек, а также в различных технолопроводить прецизионное полирующее гических процессах, в которых -требутравление поверхности монокристал- ется .удаление тонких слоев материала лов GaSb, а также.эпитаксиальных (профильное послойное травление, напслоев QaSb и его твердых растворов ример травление меза-структур). Тес другими соединениями А В- в гете- 111 ким образом, данное изобретение мороэпитаксиальных структурах на их . жет найти широкое применение в иссле.основе. Все это позволяет использо- дованиях свойств полупроводниковых вать данное изобретение в различных материалов и в технологии мнкроэлект- фсследованиях свойств полупроводнико- ронных устройств.