Травитель для выявления дислокаций в кремнии на плоскости (100)

О П И С А Н И Е g4ygg3

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскии

Социалистичеасив

Рек убиии

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 081280 (21) 3212020/23-26 Р1 ) М. КЛ.

С ЗО В ЗЗ/00 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (33) УДК 621. 315 .592(088.8) Опубликовано 3007.82. Бюллетень ¹ 28

Дата опубликования описания 300782

P.Ï. Бароненкова, Т.A . .Бор

А>И. Кондрашина и Л.В. (72) Авторы изобретения

t Государственный ордена Октябрьской Рев научно . исследовательский и проектный институт редкометаяПтической промышленности "Гиредмет" (71) Заявитель (54) ТРАВИТЕЛЬ ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ДИСЛОКАЦИЙ

В КРЕМНИИ НА ПЛОСКОСТИ(100) Изобретение относится к химической обработке полупроводниковых ма-, териалов и может быть использовано 1ля выявления дислокаций в монокристаллах и эпитаксиальных слоях кремния, ориентированных по плоскости (100), с целью контроля их качества.

Известен травитель для выявления дефектов упаковки окисленной поверхности кремния, а также дислокаций и свирлдефектов в монокристаллах кремния ориентации (100) и (111), отличительной особенностью которого является малая скорость травления (1 мкм/ми» 1) 1). . 15

Однако состав травителя сложный (в него входят 6 компонентов) - HNO, HF > CrO> > Cu(Н0 ) ЗН О> СНЗСООН>

Н О р для выявления четкой картинй необходимо удалять с поверхности (100) слой, толщиной не менее

20 мкм.

Наиболее близким по составу к предлагаемому является травитель

Шиммеля, представляющий собой водный раствор, состоящий из 2 об.ч . фтористоводородной кислоты HF и 1 об.ч.

1N раствора хромового ангидрида

CrO, т.е. содержащий:HF 365 г/л и CrO 30,5 г/л 12 j.

Для выявления дислокаций этим травителем необходимо время 6-7 мин, за которое с поверхности образца стравливается слой материала толщиной 14-15 мкм, т.е. использование данного травителя также приводит к удалению поверхностного слоя значительной толщины.

Цель изобретения — уменьшение толщинь1 стравливаемого слоя при выявлении дислокаций в эпитаксиальном кремнии.

Укаэанная цель достигается тем, что травитель для выявления дислокаций на кремнии на плоскости (100), содержащий 49%-ную фтористоводородную кислоту, хромовый ангидрид и воду, содержит указанные компоненты в следующем соотношении, г/л:

49%-ная фтористоводородная кислота 520-532

Хромовый ангидрид . 22-24 .з ода До литра

Предлагаемый травитель позволяет выявлять четкую дислокационную структуру материала при травлении с высокой скоростью (до 2 мкм/мин), но при этом толщина удаляемого слоя не превышает 3 мкм для эмитаксиальных слоев и 5 мкм для монокристаллов, 947233 т.е. толщина удаляемого слоя снижена в 5-6 рээ по сравнению с известными травителями. Это преимушество предлагаемого травителя позволяет испольэовать его для выявления ,дислокационной структуры эпитаксиальных слоев кремния, при использовании его для выявления дислокационной структуры в монокристаллах кремния повышается производительность процесса и экономится кремний и химический реагент. 1О

Пример. 1. Во фторпластовый стакан помешают 49%-ого HF 140 мл и СгО ЗЗ,ЗЪ-ого раствора в воде 10 мл.

Полученный травитель содержит l5, HF 526 г/л, СгО 23 г/л. Образецэпитаксиальную структуру с кристаллографической ориентацией (100) опускают в травитель и выдерживают

1,5 мин при постоянном помешивании.

После этого образец промывают дистилВид образца

Результаты травления

Состав травителя, г/л

515 HF

Эпитаксиальная структура

20 С re

520 HF

03

526 HF

То же

23 Cr0

532 HF

24 CrO

538 HF

28 CrO

526 HF

23 СгО

Обьемный монокристалл и образцах монокристаллического крем60 ния и и р-типа.

Описанный травитель наряду с обеспечением контроля плотности дислокаций в эпитаксиальных слоях и монокристаллах кремния позволяет значи"

65 тельно сократить время травления

Яэ данных таблицы можно сделать вы 4бд, что оптимальным составом травителя является раствор, содержащий

HF 526 г/л и СгОЗ 23 г/л.

Предлагаемый травитель для выявления дислокаций опробован на эпитаксиальных структурах марок

15 КЭФ 5 5 КЭФ 2,2

400ЭКЭСО, 01 400ЭКЭСО, 01 лированной водои и просушивают. Выявленная дислокационная структура эпитаксиального слоя представлена на фиг. 1.

Пример 2. Образец, вырезанный из монокристаллического кремния и ориентированный по плоскости (100), предварительно шлифованный и химически полированный, помещают н травитель, состоящий из 49%-ого HF

280 мл и 33,3%-ого раствора CrO в воде 20 мл, т.е. содержащий HF 526 г/л и Сг0 23 г/л. Образец при постоянном помешивании выдержинают в травителе

3 мин, промывают дистиллированной водой и просушивают. Выявленная трав. лением дислокационная структура образца показана на фиг. 2.

Данные, характеризующие зависимость четкости картин травления от составов травителя, приведены в таблице.

Дислокации не выявляются Дислокации выявляются н виде мелких ямок травления, подсчет которых несколько затруднен

Четкая картина травления, позноляющая легко оценить плотность дислокаций

Наряду с дислокационными ямками травления появляются отдельные фигуры травления недислокационного происхождения. Это затрудняет подсчет плотности дислокаций

Дислокации не выявляются, поверхность образца покрыта окисной пленкой и фигурами травления недислокационного происхождения

Четкая картина травления, позволяющая легко оценить плотность дислокаций

45 КЭФ 7,5 12КЭФ 4,5

400 ЭКЭС 0,01 400 ЭКДБ 10

947233

Формула изобретения

Фиг. Р

Составитель Н. Ярмолюк

Редактор B. Пилипенко Техред М. Рейвес Корректор H.Êîðîëü

Заказ 5552/41 Тираж 371 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 и уменьшить толщину стравливаемого с поверхности слоя материала, что ускоряет операцию контроля плотности дислокации и приводит к экономии кремния.

Внедрение настоящего травителя в промышленное производство монокристаллического кремния и крупносерийного производства эпитаксиальных структур кремния обеспечивает получение экономического эффекта в разме-10 ре 50 тыс.руб./год.

Травитель для выявления дислокаций в кремнии на плоскости (100), содержаший 49%-ную фтористоводородную кислоту, хромовый ангидрид и воду, отличающийся тем, что, с целью уменьшения толщины стравливаемого слоя при выявлении дислокаций в эпитаксиальном кремнии, он содержит указанные компоненты в следующем соотношении, r/л:

49%-ная фтористоводородная кислота 520-532

Хромовый ангидрид 22-24

Вода До литра

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Jenkins И. Ч. А new preferential

etch for defects in sl1 icon crystals.

Elektrochem. Sdc 1977, 124, 9 5, р. 757-762.

2. Schimnei О.. G. 0efekt etch for

C100 > silicon evaluation, А Е1есйгбсЬеа.

Soc. 1979, 12б, 9 --3, 479-483 (прототип).