- •1.Химическая обработка кремния
- •1.1. Природа процессов травления
- •1.2. Количественная характеристика травления
- •1.2.2.Химическая реакция.
- •1.2.3.Скорость суммарного процесса.
- •1.3. Методы химобработки
- •1.3.1.Изотропное травление в жидкой фазе
- •1.3.2.Газовое травление и травление в паровой фазе
- •1.3.3. Вытравливание дефектов
- •1.3.4.Анизотропное травление в жидкой фазе
- •1.3.4.1. Кремний с ориентацией (100)
- •1.3.4.2. Кремний ориентации (110)
- •1.3.4.3. Маскирующие покрытия при анизотропном травлении
- •1.4. Состав травителей
1.4. Состав травителей
Химическое травление полупроводников основано на процессах окисления поверхности и удаления образовавшихся продуктов. В состав травителей обычно включаются:
1) растворитель;
2) окислитель, который обеспечивает образование окисла на поверхности кремния, основными окислителями в кислотных травящих растворах для кремния являются HNO3 и H2O2;
3) комплексообразователь, который в результате взаимодействия с диоксидом кремния образует растворимое соединение. К комплексообразователям относятся, например, такие кислоты как HF и HCl;
4) ускорители или замедлители первых двух реакций, если последние протекают с такой скоростью, что ими трудно управлять (например, Br2);
5) замедлитель реакции травления. Чаще всего для этого используют ледяную уксусную кислоту (CH3COOH) или воду. Следует отметить, что разбавление травителя водой может иногда привести к выявлению структурных дефектов.
6) специальные добавки, обусловливающие селективность действия травителя.
Наиболее распространенными травителями для кремния являются смеси на основе азотной и плавиковой кислот. Для получения с их помощью однозначных результатов требуется чрезвычайно тщательная очистка поверхности; кроме того, необходимо следить, чтобы в процессе травления поверхность не приходила в контакт с воздухом. Основные составы травителей и режимы травления представлены в таблице 2.
Таблица 2.
Составы травителей и режимы травления.
№ п.п |
Состав травителя |
Режимы травления |
Смеси на основе азотной и плавиковой кислот |
||
1 |
Травитель Уайта: 3ч.HNO3+1ч.HF |
Полирующий травитель. Травление поверхности (111) |
2 |
Травитель Деша: 1ч.HF+3ч.HNO3+10ч.CH3COOH |
Травление всех плоскостей. Образование глубоких ямок, проходящих вдоль дислокационных линий внутрь кристалла. |
3 |
40мл HF+35млHNO3+25млH2O+ +10млCH3COOH+1гCu(NO3)23H2O |
Травление всех плоскостей. Образо-вание глубоких ямок, проходящих вдоль дислокационных линий внутрь кристалла. |
4 |
Травитель CP-4A: 3ч.HF+5ч.HNO3+3ч. CH3COOH |
Медленное химическое полирование. |
5 |
8ч.40-42%-ной HF+ +10ч.56-57%-нойHNO3+10ч.CH3COOH |
Плоскости (111), (110) и (100). |
6 |
10ч. 40-42%-ной HF+ +10ч. 56-57%-ной HNO3+ +20ч. CH3COOH+3ч. Br2 |
Плоскости (111), (110) и (100). |
7 |
Медный травитель: 4млHF+2млHNO3+ +4млH2O+0.2гCu(NO3)2 3H2O |
Плоскости (111), (110) и (100). |
8 |
5ч. медного травителя + 3ч.CP-4 |
Плоскости (111), (110) и (100). |
9 |
10г 47-49%-ной HF+ +5г 70-71%-ной HNO3+14гCH3COOH |
Полирующий травитель |
10 |
6006млHF+ +3003млHNO3+ +280.3гCu(NO3)2 3 H2O |
Дислокационный травитель. |
Травители на основе хромовой и плавиковой кислот |
||
11 |
1.Основной раствор: 50г CrO3+100млH2O 2.Основной раствор перемешивают с 38-40%-ной HF в отношении 2:1 для больших, 1:1 для средних и 2:3 для небольших ямок травления (высокая плотность дислокаций) |
Образование ямок травления на плоскости (111) |
12 |
1ч. водного раствора CrO3 (2ч. H2O+1ч. CrO3)+1ч. HF |
Химическая полировка |
Продолжение табл.2. |
||
13 |
1ч. HF+1ч.H2CrO4 |
|
«Окрашивающие» травители |
||
14 |
100ч. HF +0.1-0.5 ч. HNO3 |
Выявление p-n-перехода. Материал p-типа темнеет больше, чем n-типа |
15 |
50мл разбавленного раствора Cu(NO3)2+1-2 капли HF |
Выявление p-n-перехода. Медь осаждается на материале n-типа (на участках с более низким удельным сопротивлением осаждение происходит интенсивнее) |
Методы анодного травления |
||
16 |
1ч. 48%-ной HF+1ч. CH3COOH (лед) |
Образование фигур травления на кристаллах Si n-типа. |
Щелочные травители |
||
17 |
1-30 %-ный раствор NaOH или KOH |
Быстро выявляются детали структуры, особенно хорошо – двойниковые ламели на плоскости (111) |
18 |
4%-ный NaOH. К раствору добавляют 40%-ный NaOCl до тех пор, пока на кремнии не прекратится выделение водорода |
Для утонения образцов при электронной микроскопии |