close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY14849

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2011.10.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 14849
(13) C1
(19)
H 01L 21/306 (2006.01)
C 09K 13/00 (2006.01)
СЕЛЕКТИВНЫЙ ТРАВИТЕЛЬ СЛОЕВ InGaAs
ОТНОСИТЕЛЬНО InGaAsP
(21) Номер заявки: a 20081325
(22) 2008.10.21
(43) 2010.06.30
(71) Заявитель: Открытое акционерное
общество "МИНСКИЙ НИИ РАДИОМАТЕРИАЛОВ" (BY)
(72) Авторы: Савостьянова Наталья Александровна; Тептеев Алексей Алексеевич (BY)
(73) Патентообладатель: Открытое акционерное общество "МИНСКИЙ НИИ
РАДИОМАТЕРИАЛОВ" (BY)
(56) US 5419808 A, 1995.
US 5468343 A, 1995.
RU 2276427 C1, 2006.
SU 1135382 A, 1986.
BY 14849 C1 2011.10.30
(57)
Селективный травитель слоя InGaAs относительно слоя InGaAsP, содержащий молочную кислоту, перекись водорода и деионизованную воду при следующем их соотношении, мас. %:
молочная кислота
10-28
перекись водорода
7,5-15,0
деионизованная вода
остальное.
Изобретение относится к микроэлектронике, в частности к изготовлению фотоприемных приборов для детектирования и измерения оптического сигнала, используемых в
СВЧ-технике.
В процессе изготовления полупроводниковых приборов на основе твердых растворов
InGaAs, InGaAsP, выращенных на подложках фосфида индия, возникает задача точного,
прецизионного травления эпитаксиальной структуры на заданную глубину. Для этой цели
часто используют стоп-слой, представляющий собой эпитаксиальный слой другого состава, который травится с гораздо меньшей скоростью. Существует множество травителей,
которые селективно травят InGaAsP по отношению к InP и наоборот [1].
Ни один из приведенных в [1] травителей, по нашим исследованиям, не обладает селективностью травления InGaAs по отношению к слою InGaAsP. Селективность травителя
определяется соотношением скоростей травления одного слоя по отношению к другому
слою. Чем выше величина селективности травителя, тем с большим успехом он может использоваться в технологии производства полупроводниковых приборов.
При изготовлении приборов, выполненных на эпитаксиальных структурах твердого
раствора InGaAs-InGaAsP и работающих в СВЧ-диапазоне, возникает задача, когда используемый контактный слой n+ InGaAsP должен одновременно служить стоп-слоем для
травления InGaAs и подложки фосфида индия. Таким образом, возникает необходимость
решения технической задачи создания высокоселективного травителя для слоя InGaAs по
отношению к слою InGaAsP.
BY 14849 C1 2011.10.30
Известен селективный травитель, изготовленный на основе органической кислоты и
перекиси водорода с добавлением соли органической кислоты для достижения определенного значения pH раствора [2]. Травитель используется для селективного травления следующих полупроводниковых слоев в двухслойной системе: GaAs/AlGaAs, GaAs/InGaAs,
AlGaAs/InGaAs, InGaAs/AlGaAs, InGaAs/GaAs.
Предложенный в работе [2] травитель не предназначен для селективного травления
InGaAs по отношению к слою InGaAsP. Кроме того, приведенный в качестве конкретной
реализации способа состав травителя на основе лимонной кислоты (2-оксипропан-1,2,3трикарбоновая кислота) и перекиси водорода травит как InGaAs, так и InGaAsP. То есть предложенный травитель не является селективным по отношению к системе InGaAs/InGaAsP.
Наиболее близким аналогом к заявленному травителю является состав, изготовленный
смешиванием органической кислоты и перекиси водорода в объемных пропорциях от 1:1
до 200:1 при определенных значениях pH раствора [3]. Травитель предназначен для селективного травления слоев GaAs по отношению к AlGaAs и InGaAs, слоев InGaAs по отношению к GaAs и AlGaAs.
Предложенные в работе [3] травители не предназначены для селективного травления
InGaAs по отношению к слою InGaAsP. Для проверки селективности травления системы
InGaAs/InGaAsP нами были опробованы составы на основе 50 % раствора лимонной или
щавелевой (C2O4H2) кислоты и 30 % раствора перекиси водорода с соотношением компонентов 2:5 по объему. Травление осуществлялось при температуре 20 ± 1 °С.
Полученные результаты представлены в таблице.
Травитель
1. Лимонная кислота :
перекись водорода
2. Щавелевая кислота :
перекись водорода
Скорость травления InGaAs,
мкм/мин
Скорость трав- Селективность травления InGaAsP, ления InGaAs по отмкм/мин
ношению к InGaAsP
0,12
0,07
1,7
0,3
0,04
7,5
Как видно из полученных результатов, ни один из приведенных составов не обладал
хорошей селективностью, соответственно и предлагаемый травитель не подходит для селективного травления системы InGaAs/InGaAsP.
Задачей настоящего изобретения является создание травителя, позволяющего вытравливать InGaAs селективно по отношению к InGaAsP.
Поставленная задача достигается тем, что селективный травитель слоя InGaAs относительно слоя InGaAsP содержит молочную кислоту, перекись водорода и деионизованную
воду при следующем их соотношении, мас. %:
10-28
молочная кислота (α-оксипропионовая кислота)
*
перекись водорода
7,5-15
деионизованная вода
остальное,
*
в пересчете на 100 % перекись водорода.
Травитель готовится произвольным смешиванием компонентов. Процесс травления
эпитаксиальных слоев InGaAs и InGaAsP в предложенном травителе обусловлен протеканием двух взаимосвязанных химических реакций. Вначале под действием перекиси водорода
происходит окисление поверхности эпитаксиального слоя с образованием соответствующих оксидов. Затем под действием молочной кислоты образованные оксиды растворяются.
Чистота (марка) применяемых компонентов, используемых при изготовлении селективного травителя, определяется требованиями конкретного технологического процесса производства изделий микроэлектроники.
2
BY 14849 C1 2011.10.30
Выбранный состав травителя обеспечивал приемлемую скорость (>0,15 мкм) травления слоя InGaAs и достаточно высокую (>150) селективность травления InGaAs по отношению к InGaAsP и был оптимизирован в результате проведенных исследований,
представленных на фиг. 1 и 2. На фиг. 1 изображена зависимость скорости травления InGaAs и селективности травления InGaAs по отношению к InGaAsP от состава компонентов травителя (30 % раствор перекиси водорода - 40 % раствор молочной кислоты). На
фиг. 2 представлена зависимость скорости травления InGaAs и селективности травления
InGaAs по отношению к InGaAsP от состава травителя (9 мас. % перекись водорода,
остальное - молочная кислота и деионизованная вода).
Выход за рамки указанного процентного соотношения компонентов (молочной кислоты и перекиси водорода) приводит либо к уменьшению скорости травления InGaAs, либо
к уменьшению селективности. Скорость травления InGaAs ниже 0,15 мкм нетехнологична
вследствие увеличения времени нахождения эпитаксиальной структуры в травителе, что
также может привести к деградации маскирующего покрытия.
Для определения селективности травителя к используемой системе были изготовлены
опытные образцы, представляющие собой пластины InP с нанесенным эпитаксиальным
слоем InGaAsP и покрытые наполовину химически стойким лаком (ХСЛ). Образцы выдерживали в исследуемом травителе несколько часов при температуре 20 ± 1 °С, промывали деионизованной водой, удаляли химически стойкий лак. С помощью интерференционного
микроскопа Линника МИИ-4 с разрешающей способностью 0,05 мкм измеряли образующуюся ступеньку травления. Рассчитывали скорость травления по формуле:
v = h/s
где h - ступенька травления, мкм;
s - время травления, мин.
Аналогичным образом измеряли скорость травления InGaAs, используя для этого в
качестве опытных образцов пластины InP с нанесенным эпитаксиальным слоем InGaAs.
Время травления ограничивали 10 мин.
Были испробованы в качестве селективного травителя системы InGaAs/InGaAsP ряд
составов на основе органической кислоты и перекиси водорода. Оптимальные результаты
получены при использовании травителя, в состав которого входит молочная кислота, перекись водорода и деионизованная вода.
Проведенные исследования (фиг. 1 и 2) позволили получить и оптимизировать состав
травителя на основе молочной кислоты, перекиси водорода и деионизованной воды для
высокоселективного травления InGaAs по отношению к InGaAsP.
Пример 1 конкретной реализации способа высокоселективного травления InGaAs.
Селективный травитель с содержанием компонентов, мас. %: молочная кислота 20,
перекись водорода 9 (30 % раствора перекиси водорода, содержащего 30 % H2O2), деионизованная вода 71 - обеспечивает при температуре 20 ± 1 °С селективность травления
In0,47Ga0,53As по отношению к InGaAsP, равную по величине ~ 200. При этом скорость
травления In0,47Ga0,53As составляет ~ 0,3 мкм/мин. Травитель применим при изготовлении,
например, фотодиодов с толстым (~ 2-3 мкм) слоем In0,47Ga0,53As. В этом случае обеспечивается оптимальное соотношение между скоростью травления и временем выдержки структуры в травителе и достигается максимальная селективность травления In0,47Ga0,53As по
отношению к InGaAsP.
Пример 2 конкретной реализации способа высокоселективного травления InGaAs.
Селективный травитель с содержанием компонентов, мас. %: молочная кислота 12 %,
перекись водорода 9 (30 % раствора перекиси водорода, содержащего 30 % H2O2), деионизованная вода 79 - обеспечивает при температуре 20 ± 1 °С селективность травления In0,47Ga0,53As по отношению к InGaAsP, равную по величине ∼160. При этом скорость
травления In0,47Ga0,53As составляет ~ 0,18 мкм/мин. Травитель применим при изготовлении, например, фотодиодов, работающих в СВЧ-диапазоне. Для уменьшения времени
3
BY 14849 C1 2011.10.30
пробега носителей заряда слой In0,47Ga0,53As в этих приборах должен быть менее 1 микрона. Применение данного состава травителя обеспечивает оптимальное соотношение между скоростью травления и временем выдержки структуры в травителе.
Таким образом, разработан состав травителя, позволяющего обеспечить приемлемую
скорость травления слоя InGaAs и высокую селективность (>150) относительно слоя
InGaAsP.
Источники информации:
1. Коротченков Г.С. Технологические особенности изготовления СВЧ-приборов на
основе фосфида индия. Ч. 1. Обработка поверхности фосфида индия: Обзоры по электронной технике, серия 1, выпуск 6 (1260). - Москва, ЦНИИ "Электроника", 1987. - С. 24-26.
2. Patent USA 5468343, МПК H 01L 21/00, issue date of patent: nov. 21, 1995.
3. Patent USA 5419808, МПК H 01L 21/00, issue date of patent: may 30, 1995 (прототип).
Фиг. 1
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
183 Кб
Теги
by14849, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа