Процессы микро- и нанотехнологий. Ч. 2. Шутов Д.А - 19 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ИГХТУ | Иваново

Составители: 

Рубрика: 

19
германия или кремния должен содержать в своем составе в качестве обязательных
компонентов какой-либо сильный окислитель, переводящий полупроводник в
окисленное состояние и агент - комплексообразователь, переводящий окисел в
раствор. В качестве окислителя чаще всего используется азотная кислота, а также йод,
бром и некоторые соли, например, NaJ, FeCl
3
. Наиболее подходящими
комплексообразователями являются фтористоводородная кислота (HF) и щелочи –
NaOH, KOH.
Кроме этих обязательных компонентов, в травильном растворе часто бывают
необходимы и другие составляющие. В частности, для ускорения процесса вводятся J
2
и Br
2
, для регулирования скорости травления используются замедлители реакции –
вода, уксусная кислота – CH
3
COOH. Для выявления определенных
кристаллографических плоскостей в травитель добавляют агенты, дающие селективное
травление – AgNO
3
, HgNO
3
и др.
Таким образом, состав травителя для германия и кремния в общем случае
должен состоять из следующих компонентов:
- окислителя
- комплексообразователя
- ускорителя
- стабилизатора реакции (замедлителя).
В зависимости от условий травления и требований к качеству поверхности
материала выбирают то или иное сочетание компонентов в травильном растворе.
Скорость травления зависит от кристаллографической ориентации пластины,
состава травителя и температуры. В качестве примера влияния состава на рисунке 1
приведено изменение скорости травления кремния от концентрации в растворе
фтористоводородной кислоты. Видно, что повышать ее содержание выше 70%
нецелесообразно. Максимальная скорость травления наблюдается при соотношении
HNO
3
:HF = 1:4,5 (в мольных долях). Что касается температуры, то с ее увеличением
скорость травления возрастает линейно (в интервале температур от 5 до 60
0
С).
Наиболее часто для целей химической обработки германия используется травитель из
смеси HNO
3
, HF и CH
3
COOH. Процесс сопровождается реакциями:
Ge + 4HNO
3
→ GeO
2
+ 4NO
2
+ 2H
2
O;
GeO
2
+ 6HF → H
2
GeF
6
+ 2H
2
O.
Скорость травления в этой смеси
не постоянна – имеет место
индукционный период, когда скорость
процесса очень маленькая. Этот период
можно сократить, если добавить в
травитель небольшое количество таких
катализаторов, как N
2
O
4
или NaNO
2
.
Часто в качестве полирующих
травителей для германия используются
растворы, содержащие HF и H
2
O
2
. В
качестве замедлителя реакции при этом
используется вода, однако нужно иметь
в виду, что при большом содержании
воды травитель приобретает
селективные свойства.
Кислотное травление кремния ведется в травителях аналогичного состава, как в
случае германия, и описывается реакциями:
3Si + 4HNO
3
→ 3SiO
2
+ 4NO + 2H
2
O;
0 20 40 60 80 100
0
5
10
15
20
25
30
35
Рис.1. Зависимость скорости травления кремния
от соотношения HNO
3
и HF
V, мкм/с
[HF], %
     германия или кремния должен содержать в своем составе в качестве обязательных
     компонентов какой-либо сильный окислитель, переводящий полупроводник в
     окисленное состояние и агент - комплексообразователь, переводящий окисел в
     раствор. В качестве окислителя чаще всего используется азотная кислота, а также йод,
     бром и некоторые соли, например, NaJ, FeCl3. Наиболее подходящими
     комплексообразователями являются фтористоводородная кислота (HF) и щелочи –
     NaOH, KOH.
             Кроме этих обязательных компонентов, в травильном растворе часто бывают
     необходимы и другие составляющие. В частности, для ускорения процесса вводятся J2
     и Br2, для регулирования скорости травления используются замедлители реакции –
     вода, уксусная кислота – CH3COOH. Для выявления определенных
     кристаллографических плоскостей в травитель добавляют агенты, дающие селективное
     травление – AgNO3, HgNO3 и др.
             Таким образом, состав травителя для германия и кремния в общем случае
     должен состоять из следующих компонентов:
             - окислителя
             - комплексообразователя
             - ускорителя
             - стабилизатора реакции (замедлителя).
             В зависимости от условий травления и требований к качеству поверхности
     материала выбирают то или иное сочетание компонентов в травильном растворе.
             Скорость травления зависит от кристаллографической ориентации пластины,
     состава травителя и температуры. В качестве примера влияния состава на рисунке 1
     приведено изменение скорости травления кремния от концентрации в растворе
     фтористоводородной кислоты. Видно, что повышать ее содержание выше 70%
     нецелесообразно. Максимальная скорость травления наблюдается при соотношении
     HNO3:HF = 1:4,5 (в мольных долях). Что касается температуры, то с ее увеличением
     скорость травления возрастает линейно (в интервале температур от 5 до 60 0С).
     Наиболее часто для целей химической обработки германия используется травитель из
     смеси HNO3, HF и CH3COOH. Процесс сопровождается реакциями:
                                                    Ge + 4HNO3 → GeO2 + 4NO2 + 2H2O;
                                                    GeO2 + 6HF → H2GeF6 + 2H2O.
       35
                                                          Скорость травления в этой смеси
V, мкм/с




       30                                           не    постоянна     –   имеет   место
       25                                           индукционный период, когда скорость
                                                    процесса очень маленькая. Этот период
       20
                                                    можно сократить, если добавить в
       15                                           травитель небольшое количество таких
       10                                           катализаторов, как N2O4 или NaNO2.
                                                          Часто в качестве полирующих
        5
                                                    травителей для германия используются
        0
          0      20    40     60     80     100
                                                    растворы, содержащие HF и H2O2. В
                                        [HF], %     качестве замедлителя реакции при этом
     Рис.1. Зависимость скорости травления кремния  используется вода, однако нужно иметь
     от соотношения HNO3 и HF                       в виду, что при большом содержании
                                                    воды       травитель       приобретает
                                                    селективные свойства.
             Кислотное травление кремния ведется в травителях аналогичного состава, как в
     случае германия, и описывается реакциями:
             3Si + 4HNO3 → 3SiO2 + 4NO + 2H2O;
                                              19

Страницы