Химична обработка влияние на химичната обработка върху повърхността



Дата20.11.2017
Размер292 Kb.

ГЛАВА 3




ХИМИЧНА ОБРАБОТКА




3.1. Влияние на химичната обработка върху повърхността


В процеса на създаването на полупроводникови прибори многократно се изпълняват разнообразни химични обработки. Те се основават на физико – химичните свойства на полупроводниковия материал и се различават една от друга както по състава на реактивите, така и по предназначение. В полупроводниковата техника повърхностните свойства на полупроводниковите материали отдавна са обект на задълбочени изследвания, тъй като много интересни явления и параметри на приборите не могат да бъдат обяснени само с обемните свойства на материала. С помощта на поток от нискоенергийни електрони 50—500 еV е установено, кристалната структура на повърхността на силиция се различава съществено от тази на обемния материал.


Този експеримент се провежда в свръхвисок вакуум, за да се гарантира атомарно чиста повърхност. Електроните рефлектират от първите няколко реда на кристалната решетка и полученото изображение дава информация за строежа на првърхността. Елементарната клетка на повърхността (фиг. 3.1) се различава по размери от тази на обемния материал. Температурна обработка над 800 0С води до нова промяна в нея. Изменението спрямо елементарната клетка на обемния материал до 800 0С петкратно, а над тази температура - седемкратно. В резултат на това в най-горните редове на решетката трябва да има излишни електрони, което може да води до повърхностно стабилизиране. Следователно химичната обработка е “отговорна" за състоянието на повърхността на полупроводниковия материал във всеки случай на приложението й.
1.1.1. Химично полиране
При химичното и електрохимичното полиране повърхностният слой се разтваря, при което не се получават деформации. Получената повърхност вълнообразна и в най-общия случай негодна за създаване на огледална повърхност. При най-известния метод за химико – механично полиране като абразив се използва SiO2 [147—152], Абразивната смес се получава като утайка от реакцията SiСl4 или SiHCl3 с натриева основа. Полиращата суспензия е на основата на вода в съотношение 200g SiO2 на 11 вода. За да бъде полирането ефективно, рН-стойността на разтвора трябва да бъде, между 10 и 11 [155].

За химико – механично полиране може да се използват и медни йони. В този случай механизмът е електрохимичен:

(3.1) Cu+++2e- Cu ;

Si4++6F- ;

(3.2) SiSi4+ +4e- ;

SiF 2- +2(NH4 )+ (NH4)2 SiF ;

Обмяната на електрони между силициевите и медните йони става в присъствие на амониеви и флуорни йони. Полученият силициево – амониев флуорид е разтворим, а медта се отлага като тънък слой. Недостатък на този метод е необходимостта от пълно пречистване на полупроводниковата повърхност от този слой, за което са разработени специални методи.

Параметрите, от които зависят, скоростта и качеството на полирането, са общи за различните методи. На фиг. 3.2 са показани характерни зависимости за случая на използване на медни йони. Скоростта на снемане на полупроводниковия материал, изразена в m/h, има максимум по отношение на процентното съдържание на компонентите на разтвора амониев флуорид NH4F и меден нитрат Cu(NO3)2, докато зависимостта от количеството азотна киселина HNO3 в единица разтвор има друг характер. Скоростта на операцията нараства линейно при увеличаване на температурата.


3.1.2. Ецване за получаване на локални геометрични форми
Този вид химична обработка е една от основните подоперации на фотолитографския процес. В случая става дума за разтваряне не само на полупроводников материал, а и на защитни покрития от негови окиси или нитриди, както и на метални слоеве, отложени или направо върху материала или върху защитното покритие. При конструирането на един полупроводников прибор се налага многократно да се прилага тази химична обработка, за да се даде възможност за локално провеждане на следващите операции от технологичната схема [160173].

При силиция например се ецват освен чистия материал още Si02, Si3N4, Аl2O3, както и Аl, Мо, Ni, W, Au и други метали. Защитата на тези слоеве един от друг с помощта на фотолак не винаги е възможна, а и не винаги е целесъобразна. Ето защо химичните реактиви, които образуват съответния разтвор, трябва да имат подходящ състав и съотношение на отделните компоненти, които да осигурят селективно действие само върху обработвания слой. В този смисъл конструкторът винаги трябва да отчита влиянието на всяка следваща химична обработка върху резултатите от предишните операции.


3.1.3. Почистване на полупроводникови пластини
След механичната обработка върху повърхността на полупроводниковата пластина остават различни замърсявания от неорганичен и органичен произход. Замърсявания се получават в резултат на манипулации с пластините или поради престой между отделните операции на технологичната схема. Трябва ясно да се разграничи химичната обработка, целяща почистване на повърхността, от другите видове химични обработки. В случая става дума за отстраняване на адсорбирани и химично адсорбирани слоеве от молекули, атоми и йони от най-различен произход.

Замърсяванията от органичен произход са само привидно електрически неутрални. Те са склонни към поляризация, която изменя енергийната картина на повърхността на пластината. Освен това те изменят физико –химичните параметри, като правят повърхността хидрофобна. Това затруднява отстраняването на абсорбираните йони и атоми на тежки метали. Органичните замърсявания се отстраняват чрез обработка с фреон или чрез изваряване в сярна киселина. Освен тях водородният прекис H2О2 има добро въздействие, съчетано с предимството, че позволява да се отстранят някои метални атоми – главно на медта. На фиг. 3.3 е показана ефективността на измиването с H2O2 за отстраняване на медни атоми според [174, 175]. Тежък проблем представлява почистването на повърхността от получените в резултат на ецване с флуороводородна киселина йони. Някои автори предлагат обработка с разтвор на йод-метанол за отстраняване на анийоните.

Силициевата повърхност може да се почиства не само в течна среда. Известни са методи за газово почистване чрез химична реакция на силиция и хлороводорода (вж.епитаксия). Някои автори предлагат почистване чрез образуване на стопилка метал – полупроводник. Образуваните твърди разтвори се отстраняват по химичен път.

Основната цел при почистването е “раздвижване” на замърсяванията върху пластината и създаване на възможност за тяхното отстраняване.

Конструкторът е длъжен да отчита влиянието на почистването върху изградената вече част от структура. Затова почистването се извършва по различни начини – почистване преди окисление, почистване за дифузия, почистване за металзация и т. н.

Полупроводниците въпреки общата си прилика имат различни физико – химични свойства. Това води също до съществени изменения в състава на разтворите за почистване.


3.1.4. Проявяване на дефекти и PN преходи
В този случай химичната обработка се извършва винаги в течна среда. В зависимост от съотношенията в състава на ецващия разтвор се проявяват повече или по-малко анизотропните свойства на полупроводниковия материал по отношение на скоростта на ецване. В резултат върху повърхността се получават различни фигури – ямички с определена форма, характеризираща съответната равнина. В този случай се говори за структуриращо ецване, чиято основна цел е ориентирането на монокристала и проявяване на дефектите в кристалната решетка. Поради различната енергия на свързване разтварянето на полупроводниковия материал с различно по скорост в направление на дислокациите, в резултат на което дефектите стават явни и могат да бъдат преброени. Съставът на тези разтвори не се различава от другите по компоненти, а само по тяхното съотношение. В резултат на оптимален избор започва да преобладава един или друг механизъм при протичане на химичната реакция, който води до структуриращо или полиращо ецване. За нуждите на дифузионния и епитаксиалния процес химичната обработка се използва за пречистване и проявяване на PN-преходи. Проявяването е свързано с различно оцветяване на Р- и N-областите, което прави възможно отчитането на дълбочината на прехода. За целта се изготвя шлиф от пробата (виж гл. 9), който се обработва по химичен начин. Използват се изправящите свойства на PN-прехода. Върху шлифа се поставя капка от меден сулфат (СuЅ04,2О 20-200 g/l, HF – 1%), а на прехода се подава обратно напрежение. Вместо поставяне на капка върху шлифа той може да бъде потопен в разтвора. Положителните медни йони се отлагат на отрицателно заредената Р-област. На фиг. 3.4 е показана принципната схема. Химичната обработка се подпомага чрез подаване на обратно напрежение или чрез засветяване на пробата (фотоефект), като металът се отлага по електрохимичен път. Проявяването на PN-прехода може да стане и чрез анодно ецване. В случая N-областта действа като анод (положително заредена) в резултат на приложеното обратно напрежение. В разтвор на КОН или NaOH (10%) или HF+HNO3 за Si и GaAs анодът се разтваря и полученото стъпало отбелязва дълбочината на прехода. Друга възможност е използването на различната скорост на анодно разтваряне на Р- и N-материала. Както показва механизмът на химичната реакция, N-областта се разтваря по-бавно, в резултат на което отново се получава стъпало. Методът е приложим за германий, силиций и галиев арсенид. В някои случаи се получава и оцветяване на отделните области, което помага при отчитането на дълбочината на прехода.

С развитието на полупроводниковата техника дълбочината на преходите става все по-малка, поради което преходите се проявяват само на опитни образци с много малък ъгъл на на наклона на шлифа от 10 до З0.


3.1.5. Метализиране чрез електрохимично и химично отлагане
Тази химична обработка служи за отлагане на метални покрития върху полупроводниковата пластина. Електрохимичното и химичното отлагане се прилагат при необходимост от дебели покрития (по-големи от 1m), които трудно могат да бъдат получени чрез вакуумни процеси. Най-широко използвани в полупроводниковата технология са химичното отлагане на никел и галваничното позлатяване. Дебели метални слоеве се използват за провеждащи шини в хибридната технология, за изводи в биймлид –технология, за защитна маска при силовите прибори, както и за източник на дифузия при същите (вж.гл.11).

Никелирането на силиция се предшества от предварителна химична обработка, целяща пълното премахване на SiO, върху повърхността.

Обикновено никелираните пластини се използват в силовото производство. Пластините са механично обработени до механично полиране, така че дефектите служат като катализатори на реакцията (напр. след струйно шлифоване). Тъй като химичното отлагане на никела става без протичане на ток от външен източник, необходимите електрони за редукция на металните йони се получават за сметка на химична реакция на един от компонентите на никеловата “баня”. За разлика от химичното (редуктивно) отлагане при електрохимичното това става за сметка на разтварянето на металните атоми. Това означава, че при никелирането се осъществява размяна на електрони между компонента и метала, при което значение има отношението между техните електрохимични потенциали. При никела като редуктиращ компонент се използва натриев хипофосфат. Получените слоеве съдържат 6 – 7% фосфор – аморфна структура. След темпериране до 600 0С слоят съдържа до 35% Ni3P и 65% Ni.Toвa води до намаляване на специфичната електрична проводимост с около 14% по отношение на обемния материал.

Обикновено никелирането предшества електрохимичното отлагане на злато, като адхезията на слоевете зависи от дебелината им.

Примерният състав на никеловата “баня" е следният:

Баня А – 25 g никелов хлорид, 35 g амониев хлорид, 42 g амониев цитрат, 30 g натриев хипофос­фат, 62 ml амоняк в един литър дестилирана вода. Тази баня има рН=8, работна температура 92°С, скорост на отлагане 16 m/h, съдържание на фосфор 9,2%.

Баня Б – 30 g никелов хлорид, 45 g амониев хлорид, 98 g натриев цитрат, 10 g натриев хипофосфат, 30 ml амоняк в литър дестилирана вода, рН=9,15, температура 920С, скорост 12 m/h, съдържание на фосфор 6%.

Прибавеният натриев цитрат и редуктивният компонент са в определено съотношение. При по-голямо количество на нитрата скоростта на реакцията се забавя. Изравняването й става чрез увеличаване на съдържанието на втория компонент, което води до нарастване на съдържанието на фосфор. Препоръчва се загряването на пластината в защитна атмосфера до температурата на банята непосредствено преди потопяването й. Това предотвратява получаването на пасивиращи слоеве на повърхността. Позлатяването се извършва електрохимично в следната баня: 21 g Au —калиев цианид (68,4% Аu), 14 g калиев цианид, 10 g калиева основа, 6 g кисел фосфат в литър дестилирана вода, температу­ра. 60 0С, скорост 10 m/h при 0,004 A/cm2.

Обикновено в полупроводниковата техника се използват слоеве с едрозърнеста структура за пo-добро бондиране.
3.2. Механизъм на химичната обработка
Използването на всеки вид химична обработка е свързано с постигане на определени параметри, които от своя страна са залегнали в технологичната схема на прибора. Гарантирането на тези параметри е възможно само при добро познаване на механизма на химичната обработка. За инженерно приложение най-добра информация за този механизъм в течна среда дават Гибсон и Бургес.
3.2.1. Химична обработка в течна среда
При химичното ецване в течна среда една от съставките е винаги окислител, а другата – разтворител на получените междинни продукти. Към тях обикновено се прибавят и други съставки, чието предназначение е да изменят скоростта на реакцията и някои други параметри. В зависимост от полупроводниковия материал се избират и отделните компоненти. Така за силиций като окислител се използва азотна киселина, а при германия и галиевия арсенид – водородният прекис. Разбира се, има и други окислители, като йод, бром, етилдиамин, амониев хипофосфат, които са включени в различните рецепти.

Разтворителите са обикновено флуороводородна киселина за силиций и калиева и натриева основа за германий и за галиев арсенид. Допълнителни съставки, които се използват най-често, са оцетната киселина и дейонизирана вода. Под химично ецване трябва да се разбира спонтанното разтваряне на полупроводниковия материал в окислителна среда. Процесът на разтваряне зависи от много фактори, като вида на полупроводника, строежа на кристалната решетка и броя на дефектите й, състава на разтворите, температурата и кинетиката на процеса над границата твърдо тяло – разтвор [155159, 171182].

Химичното ецване се описва от електрохимични закони и общият резултат се получава от сумирането на катодната и анодната реакция. Кинетиката на процеса се описва от „микрокатоди" и „микроаноди", които се намират в съседство с повърхността, която се обработва. При полупроводниците прилагането на общата електрохимична теория за разтваряне трябва да отчита особеността, пораждаща се от съществуването на два вида токоносители. Тъй като полупроводниковата повърхност може да бъде различно заредена, се получават допълнителни условия за промяна на параметрите на процеса. Основните уравнения, които описват ецването на полупроводника, са:

(3.3) М0Мn+ne- (окисление)

N+ne-N-n (редукция),

където с М0 е означено началното (нулевото) състояние на полупроводника, с N – окислителят, с n — броят на електроните. Тези реакции протичат на фазовата граница твърдо тяло – електролит и се обединяват чрез

(3.4) М0+NМn+N-n

Количествено това уравнение може да бъде ограничено от скоростта на протичане на едната или другата реакция или от двете едновременно. В този случай се говори за електрохимичен контрол на процеса, съответно аноден или катоден. Ако двете реакции (3.3) протичат много бързо, може да се стигне до случая, когато лимитиращ става потокът окислител към повърхността, т. е. транспортът на окислителя към твърдото тяло. В тези случаи се говори за дифузен контрол, като механизмът на пренасянето се приема за дифузен. При сложните полупроводници са възможни повече от една окислителна реакция, но принципите остават същите дотогава, докато в разтвора протичат окисление и редукция [10].

Приема се, че окислителната реакция се осъществява на „микроанода" и затова тази реакция се нарича анодна, а другата реакция – катодна. На практика “микроанодът" и “микрокатодът" образуват една локална електролитна клетка. 0собено интересно е влиянието на свойствата на полупроводника върху анодната реакция. Полупроводникът с Р-проводимост се разтваря без ограничение. Опитът показва.че при N-полупроводник реакцията е склонна към насищане, когато започва да се чувства липсата на дупки. Най-труден етап от анодната, реакция е отделянето на силициевия атом от повърхността, свързано с разкъсване на връзка, за което е необходима дупка. Уравнения (3.3) и (3.4) за германий и силиций изглеждат по следния начин:


  1. Ge, окислител фероцианид Fe (CN)

Анодна реакция

(3.5) Ge+3H20=H2GeO3+4H+-4nae++4(1-na)e-.

Отделянето на nа електрони означава, че в полупроводника е съставен следният баланс – във валентната зона са получени na, дупки, а в зоната на проводимостта са останали (1— na) електрони.

Катодна реакция

(3.6 4Fe(CN)+4(1-nk)e-= 4Fe(CN)+4nke+ .

Приемането на nk, електрони за редуциране па окислителя означава, че отново е нарушен балансът на токоносителите в полупроводника – иззети са nk електрони, т. е. в зоната на проводимост са останали (1-nk) електрони, а във валентната зона са получени nk дупки. От (3.5) и (3.6) следва общият баланс:

(3.7) Ge+3H2O+4Fe(CN)=H2GeO3+4Fe(CN)+4(nk-na)e+.


  1. Si, окислител азотна киселина HNO3

    1. Si+2H2O=SiO2+4H+-4nae++4(1-na)e-;

    2. SiO2+6HFH2SiF6+2H2;

    3. HNO3+2H++(1-nk)e-=HNO2+H2O+nke+.

Общото време за протичане на реакцията се определя от най-бавната реакция. Очевидно генерацията на токови носители, специфичното съпротивление, повърхностният заряд и рекомбинацията оказват съществено влияние върху кинетиката на химичната обработка. Влиянието на всеки един от тези фактори трябва да се отчита по отношение на механизма на обработка. Например леснообяснимо е, че при осветяване скоростта на ецване нараства. Същото се отнася и за температурата и е свързано с генерацията на носители [1116].

От уравнение (3.53.10) се вижда, че скоростта на генериране на електрони и дупки е равна на (nk-na) пъти броя на разтворените атоми от полупроводниковия материал. Ако, се тьрсят количествени зависимости, трябва да се разграничат двата случая – nk >na и nka. В единия случай се осъществява аноден контрол на обработката, а в другия – катоден контрол. Ако концентрацията на дупки по време на анодната реакция превишава тяхната генерация по време на катодната реакция, термогенерацията и дифузията на дупките към повърхността ще бъдат определящи за скоростта на обработката в случай на N-полупроводник. Съответно, ако концентрацията на електрони при катодната реакция превишава тяхната генерация при анодната реак­ция, определящ става потокът от електрони за случая на Р-полупроводник.

Може да се запише, че

(3.12) (na-nk)J=Jp+(gs-Rs);

(na-nk)J=Ja+(gs-Rs).

В тези уравнения левите страни представляват консумацията на дупки и електрони, изразена като брой разменени заряди на единица площ и за единица време [N/cm2s]. В десните страни Jp и Ja. са съответно плътността на потоците дупки и електрони, движещи се чрез дифузия към повърхността, а изразите в скобите – разликата между генерацията g, и рекомбинацнята Rа. Известно е, че;

(3.13) Jp=0

Jp=n0

В уравн. (3.13) р0 и n0, ca равновесните концентрации на неосновните носители. Ако се приеме, че генерацията е незначителна, от (3.12) и (3.13) следва, че при електрохимичен контрол на химичната обработка

(3.14 J=

за N-материал

и J=

за P материал.

Скоростта нa обработките за двата материала ще бъде еднаква, но зависи от концентрацията на материала.

Вторият възможен вариант е дифузният контрол на реакцията. В този случай кинетиката се определя от транспорта на окислителя от обема на разтвора към повърхността за разтваряне, изразена като брой разтворени атоми за единица време на единица площ:

(3.15) J=,

където D е дифузионният коефициент на окислителя, с – концентрацията,  - дебелината на приповърхностния слой, А – площта. В равновесното състояние може да се приеме, че D/i=const, т. е. кинетиката ще се определя до голяма степен от дебелината на приповърхностния слой. Дебелината е силно зависима от механичното разбъркване на разтвора и от отделянето на газове по време на обработката. Според [174], ако отделянето на газ достигне стойност 10 cm3/cm2 min, за приповърхностния слой се получава =3 m. За сравнение механична бъркалка с 21,7 s-1 осигурява =6 m.

При дифузионен контрол различните материали имат еднаква скорост на ецване при използване на еднакъв окислител.

Факторите, които влияят върху химичното ецване, могат да се разделят на две групи – фактори, които са определящи по отношение на макроскопичните параметри (например, скорост на ецване), и фактори, които са отговорни за микроскопични параметри (например, повърхностна структура). В много случаи няколко фактора имат общо комплексно влияние върху обработката.

Влиянието на ориентацията е свързано с плътността на съответната кристалографска плоскост. Колкото е по-плътна кристалната решетка, толкова по-бавна е химичната обработка.

Влиянието на ориентацията е констатирано и описано от различни автори за германий,силиций и сложни полупроводници.

При последните допълнително влияние оказва наличието на А- и B-равнини, като различният строеж води до следното подреждане по скорост на ецване:

В (111) (100) (110) А (111).

Съществено влияние върху скоростта на ецване има и наличието на повърхностни напрежения и дефекти. Тяхното влияние е подобно на влиянието на ориентацията, тъй като те са свързани с нарушаване на кристалната решетка и разкъсване на валентните връзки.

При определяне на рецептите за химичната обработка се отчитат количествените съотношения между отделните компоненти. Основното изискване към тях е чистотата. Наличието на примеси води до изменение на кинетиката на ецването, като намиращите се в разтвора йони могат да ускоряват или забавят неконтролируемо реакцията.

Освен това скоростта на ецване има максимум по отношение на процентното съдържание на един от компонентите. На фиг. 3.5 са показани диаграмите на постоянна скорoст на ецване за силиций. Влияние оказват и адсорбираните на повърхността примеси, водещи в някои случаи до създаване на слоеве от различен характер. Това се изразява особено силно при обработката на пластинки, стояли при нетехнологични условия.
3.2.2. Химична обработка в газова среда
В основата на газовата химична обработка стои образуването на газообразни междинни продукти при реакция на полупроводниковия материал с пари на F2, Сl2, Вr2, HF, HCl, пари на водата и т. н. Технологията на тази обработка има много общо с високотемпературните процеси – епитаксия, дифузия и окисление.

Съоръженията за тази обработка са принципно различни от тези на течната обработка.

Тъй като механизмът на обработката е тясно свързан с механизма на епитаксията, дифузията и окислението, разгледан в гл. 8, тук се разглеждат само особеностите на газовото ецване.

Използването на газовата обработка е ограничено поради изискването да се получават газообразни продукти по време на реакцията и поради високите температури. Високотемпературните обработки са свързани с изменения в кристалната решетка, които от своя страна водят до промяна в параметрите.

От друга страна обаче, газовата обработка е единственият метод за почистване непосредствено в кварцовата система преди процеси, като епитаксия и окисление. Чрез подходящ избор на ецващия газ може да се постигне анизотропност при обработката, Според [174, 173] при температура до 777°С хлорът може да бъде използван за проявяване на дефекти на опаковката, дислокации и др.

Критерий за качеството на газовата обработка е състоянието на повърхността след химичната обработка, а основно изискване към този метод е чистотата на газовете. Някои автори съобщават за нарушаване на плоскопаралелността в резултат на завихряния в потоците, преминаващи през кварцовата система.


3.2.3. Химична обработка в плазмена среда
Обработката в плазмена среда е свързана с бомбардирането на обработваемата повърхност, с положително заредени йони, чиято енергия трябва да превишава енергията на междуатомната връзка в полупроводника или тази в отложените върху полупроводниковата повърхност слоеве от защитни покрития, като силициев двуокис, силициев нитрид, фотолак или метални покрития, Например за силициев двуокис енергията на активация е 20 еV. Тъй като енергията на йоните обикновено е много по-голяма, скоростите на обработката за повечето представляващи интерес материали са близки. Тъй като тази обработка протича във вакуум, пo-подробно описание на механизма е направено в гл. 6.
3.2.4. Специални методи за химична обработка
В съвременната полупроводникова технология широко приложение са намерили два метода – струйно ецване и ецване чрез образуване на легиран слой.

Струйната обработка е известна отдавна. С помощта на такава обработка са били изготвяни опитни образци полеви транзистори (повърхностнобариерни транзистори). При производството на микросплавни и дифузни транзистори също е бил използван този метод. На фиг. 3.6 е показан принципът на струйната обработка, както е била използувана в началото. Чрез подходящ избор на разтвора по отношение на полупроводника се получава само локално разтваряне.

Голямото приложение на струйното ецване е свързано с повърхностната обработка на големи пластини от полупроводник. Образецът и дюзата се привеждат във възвратно-постъпателно движение един спрямо друг, поради което се осъществява обливане на цялата повърхност. Струята преминава многократно, като оставя гладка повърхност с минимална дълбочина на нарушения слой и почти идеална плоскопаралелност. Обикновено извършената по този начин електрополировка става с помощта на разтвор на сярна киселина с малка прибавка на флуороводородна и азотна киселина за силиций и флуороводородна киселина за германий,

Някои производители на силициеви пластини използват образуването на легирани слоеве на повърхността за отстраняване на повърхностния слой. В зависимост от диаграмите на състоянието на двукомпонентната система се избира температура на сплавяне. Полученият рекристализационен слой се разтваря по химичен път.


3.3. Химична обработка в примери
Тук са събрани рецепти на различни ецващи разтвори за германий силиций и някои сложни полупроводници, както и за различни метали и защитни покрития. Разтворите са групирани по вида на полупроводника, като тези за сложните полупроводници са обединени . Допълнителни рецепти могат да се намерят в [176185].

Съвременната полупроводникова технология разполагаща с ецващи разтвори за всеки тип полупроводник.

Обикновено процентното съдържание е следното: HF – 48%, HNO3 – 70% (концентрирана), HNO3 – 90% (димяща), H2O2 – 30%, HCl – 36%, CH3COOH –98%, H2SO3 – 97%, NH4OH – 30% и т. н. При изчисляване на обемните части се използват молярните процентни съотношения.
Si – SiO2, Si3N4, Al2O3



Състав

Скорост/време

Предназначения забележки

1

2

3

NH4OH:H2O2:H2O=1:1:3
HCl:H2O2:H2O=1:1:3
HF:H2O=1:10

10’ – изваряване

15’ – измиване

10’ – изваряване

15’ – измиване

15’’ – изваряване

15’ – измиване


почистване



HNO3

HF:H2O=1:10



10’ – изваряване

15’’ – измиване


освежаване



H2SO4(150-200)0C
HNO3 (кипяща)
HF:H2O/NH4OH:H2O=1:10

10’ – изваряване

15’ – измиване

5’ – изваряване

10’ – измиване

6’’ – изваряване

20’ – измиване

10’ – измиване с ацетон


почистване от органични замърсявания, отстраняване на сулфатните групи, отстраняване на SiO2

HNO3:HF:CH3COOH:Br=45,45:27,27:27,27+0,5 mlBr/100 ml (об%)


0,15 m/min за T=230C

полиращо действие (СРЧ) HF – 40%, HNO3 – концентрирана

CH3COOH – 98%



HNO3:HF:CH3COOH=45,45:27,27:27,27

10 m/min за T=230C

полиращо действие (СР6)

HNO3:HF:CH3COOH:Br=25:25:50+0,75 ml Br/100ml

0,18 m/min за T=230C

структуриращо действие HF – 40%, HNO3 – 56%

HNO3:HF:CH3COOH:J=38,9:19,2:42,3+1g J/100 ml

12 m/min за T=230C

полиращо действие

HNO3:HF:CH3COOH:J=48,1:9,6:42,3+0,1g J/100 ml

1,2 m/min за T=230C

полиращо действие

HNO3:HF:CH3COOH=21,4:7,2:71,4

0,13 m/h за T=230C

структуриращо действие (проява на дислокации)

HNO3(дим 86%): H2:CH3COOH=2:1:1

HF(48%):CH3COOH (98%)



15 m/min за T=230C

полиращо действие

HNO3 конц. 16,67%

HNO3 димяща 27,78%

HF 40% 11,11%

CH3COOH 44,44%



3 m/min за T=230C

полиращо действие

HNO3 конц. 74,63%

HF 10,45%

CH3COOH 7,46%

HCIO (перхлорат)

7,46%


1 m/min за T=230C

полиращо действие

HNO3 конц. 400ml

HF 48% 10ml I

AgNO3 1%р-р10ml

Пропиленгликол

200ml

H2O II



200ml

0.1m/min за Т=23 C



Ецване на силиций с фотолак,компонент I и компонент II се смесват непосредствено преди обработката,съхранява се в полиетиленов съд

HNO3 конц. 0,5%

HF 48% 99,5%






Проявяване на PN преход

HNO3 конц.
HF 48%

Cu(NO3)2 10%


CH3COOH 98%
Br 1,8 ml/100ml

31%


43,4%
17,7%
7,9%



Проявяване на PN преход и плътност на дефектите

CuSO4 .5H2O

(20-200)g/l

HF 48% 1%





Проявяване на PN преход

HNO3 67%

50%


HF 49% 49,9%

H2O 0,1%






Проявяване на PN преход

NH2(CH2)2NH2 8ml
C6H4(OH)2 17ml

H2O 3g




[1 1 1]-3m/h
[1 1 0]-30m/h

[1 1 0]-50m/h

T=98C


Селективно ецване на силиций в затворена система (защитен газ)

HNO3 70%

30части


HF 48%

20части


C6H5NH2(анилин)

1част


CH3COOH


40g -12m/min
50g –8- 10m/min
70g -4m/min
90g -2m/min

за Т=23С



Полиращо действие

HF 48%

97% тегл.

KMnO4 3% тегл.


-

Проявяване на PN преход

NH4F 200g

HF 48% 68ml

H2O 150ml

Разтвор:H2O=1:1



0,1m/min за Т=23С

Ецване на SiO2

NH4F 200g

HF 48% 70ml

H2O 300ml

Разтвор: H2О=1:8,5(1:10)



0,07m/min
за T=23C


Ецване на SiO2

NH4F

HF 48%


H2O

Разтвор:H2O=1:6






За SiO2 без съдържание на P

HF:H2O=1:99

(тегл. %)



0,008m/min

Ецване на SiO2

KOH: H2O

5%разтвор

100%разтвор

20%разтвор

40%разтвор


1-2m/min

Матова блестяща силно изразена микроструктура

(фиг. 3.7)



NaOH:H2O като

при KOH


1-2m/min

Като при KOH

NaOH (30%)

75C/15’

Проявяване на ориентировъчни фигури [1 1 1]

KOH (30%)

Вряща/30’

[1 0 0]

HNO3 (68%)

715cm2

HF (38 –40%)

887cm2

CH3COOH

1000сm2



23C/10’-15’



Полиращо ецване

HF (38-40%)

265cm2

CrO3 100cm2

H2O 200cm2



23C/10’


Проявяване на дислокации [1 1 1]

HF (38-40%)

355cm2

CrO3 100cm2

H2O 200cm2



23C/25’


Проявяване на дислокации [1 0 0]

HNO3 концентрирана

25

HF 48% 50



Cu(NO2)3 10% р-р

25


1,5m/min

за Т=23С



Полиращо действие

H2O2 30% 1 част

HF 48% 1 част

H2O 4 части


3min

Проявяване на дефекти структуриращо действие(фиг. 3.8)

HNO3 70%

5части


HF 48%

10части


CH3COOH 98%

11части


J2 30mg

4min

Полиращо действие

1

2

3

HF 48%

97% тегл.

KMnO4 3% тегл.


-

Проявяване на PN преход

NH4F 200g

HF 48% 68ml

H2O 150ml

Разтвор:H2O=1:1



0,1m/min за Т=23С

Ецване на SiO2

NH4F 200g

HF 48% 70ml

H2O 300ml

Разтвор: H2О=1:8,5(1:10)



0,07m/min
за T=23C


Ецване на SiO2

NH4F

HF 48%


H2O

Разтвор:H2O=1:6






За SiO2 без съдържание на P

HF:H2O=1:99

(тегл. %)



0,008m/min

Ецване на SiO2

KOH: H2O

5%разтвор

100%разтвор

20%разтвор

40%разтвор


1-2m/min

Матова блестяща силно изразена микроструктура

(фиг. 3.7)



NaOH:H2O като

при KOH


1-2m/min

Като при KOH

NaOH (30%)

75C/15’

Проявяване на ориентировъчни фигури [1 1 1]

KOH (30%)

Вряща/30’

[1 0 0]

HNO3 (68%)

715cm2

HF (38 –40%)

887cm2

CH3COOH

1000сm2



23C/10’-15’



Полиращо ецване

HF (38-40%)

265cm2

CrO3 100cm2

H2O 200cm2



23C/10’


Проявяване на дислокации [1 1 1]

HF (38-40%)

355cm2

CrO3 100cm2

H2O 200cm2



23C/25’


Проявяване на дислокации [1 0 0]

HNO3 концентрирана

25

HF 48% 50



Cu(NO2)3 10% р-р

25


1,5m/min

за Т=23С



Полиращо действие

H2O2 30% 1 част

HF 48% 1 част

H2O 4 части


3min

Проявяване на дефекти структуриращо действие(фиг. 3.8)

HNO3 70%

5части


HF 48%

10части


CH3COOH 98%

11части


J2 30mg

4min

Полиращо действие

Al HF:H2O=1:1

HNO3:CH3COOH:

Ортофосфорна:

H2O3=2ml:5ml:

80ml:10ml





Ецва се още от:NaOH,HCl,FeCl3

Cr HCl:H2O2=3:1

HCl:H2O=1:1

Ce(SO4)2:H2O:

H2SO4=20g:0,5l:

50mg





HNO3,FeCl3,HCl,Fe(CN)6,NaOH

Ковар CrO3+H2SO4




FeCl3

Au HCl:HNO3=3:1




HCl:HNO3­=1:3

Mo HCl:H2O2=1:1

H3PO4:CH3COOH:

HNO3:H2О=

70:15:3:5






K3Fe(CN)6+NaOH

H2SO4:HNO3:

H2O=1:1:3


Ni HNO3:CH3COOH:

Ацетон=1:1:1






FeCl3

HNO3:HCl:H2O=1:1:2



Fe2O3 H3(PO4)

HCl:FeCl3:H2O

CuJ:HCl:H2O=

0,5g:1l:1l






80C

Pd HCl:HNO3=1:3




Гореща баня

60-80C


Pt HCl:HNO3=3:1

NH4OH:H2O=1:1

HF:HNO3=1:1

HNO3:HF:H2O=50:1:1

H2O2:HF:H2O=20:1:1





Гореща баня

60-80C
HF:H2O=1:9

HF:HNO3 голяма

скорост




База данных защищена авторским правом ©obuch.info 2016
отнасят до администрацията

    Начална страница