Способ электролитического анодирования

Союз Советских Соцналмстнмеснмх Республикпубликоваио 25.04.79.бюллетень %15 опубликования описания 27.04.7 72) Авторы изобретен и В. А, Лабунов, В, И, Курмашев, В. А. Петров и В, В. Гопомвко Минский радиотехнический институ(54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО .АНОДИРОВАНИЯ Изобретение относится к электронной технике, в именно, к технологии полупроводниковых приборов и интегральных схем.При производстве полупроводниковых приборов и интеграпьных схем используют разпичньте методы декорироввния р-и переходов: сепективное ипн окрашивающее травление, эпектронитическое освждение с замещением атомов кремния атомами осаждаемого метапла, эпектрохимическое осаждение без замещения, окисление.Известен метод декорирования р-и переходов на кремнии посредством обработки в окрашивающих растворах ппввиковой кислоты с небоньшой добавкой азотной киспоты или ее сопей (11.При обработке шпифв кремниевой ппастины в таком растворе р- обпвсть окрашивается в темный пнет.Однако результаты декорирования, получаемые этим методом, плохо воспроизводимы вспедствие неконтролируемого введения окиспительного компонента в приготовпенный раствор, например, киспорода из воздуха.Кроме этого, дня улучшения результатовдекорировання применяется подстветкашпифа, например, от пампы накапнвання и .проводится процесс непрерывного набпюдения резупьтвтов декларирования с помощью микроскопа. Это, в свою очередь, .приводит к трудностям, связанным с защитой обслуживающего персонапа от паров ппавиковой и азотной киспот.Известен способ декорирования р-ипереходов в кремнии посредством беээпектропнзного никепирования, закпючающийся в том, что изготовпенный шлиф 15кремниевой пластины погружают в раствор,содержащий 2 г хлористого никепя, 3 гхпористого аммония, 1,5 г тиоцианистогоз.аммония, 100 см воды, 30 см 28 Ъ-го.нашатырного спирта 21, При этом на побласти из раствора осаждается зеркальная пленка никепя. К недостаткам методаспедует отнести невысокую четкость . изображения, особенно в спучве плавныхр-и переходов, в также необходимость658626 4ся, вспедствие чего р-и переход не выяо- вится,ра Цепью настоящего изобретения являетсяобеспечение высокой контрастности и чете кости получаемого изображения.ия Поставленная цель достигается тем,о- что анодирование осуществляют в потенциометрическом режиме в растворе электролита с дополнительным введением амино 10 кислоты, например, гпицина, после чегоудаляют образовавшийся окисел и указанный процесс повторяют нескопько раэ, например, не менее .трех, что концентрациякомпонентов в водном растворе электро 31 1 ф пита составляет: азотнокислый натрий. (калий) - 8,0-12,0 г/и, аминокислота4,0-6,0 г/и, что анодирование проводятпри нинейном росте потенциала 70-150 Вав" в минуту. зашиты обспуживаюшего персонала отпаров нашатырного спирта и тиоцианистго аммония, так как рабочая темиератуванны составпяет 95 С, Кроме того,используемый электропит с течением врмени самоистошается" за счет исиареннаиболее летучего компонента, что привдит к плохой воспроизводимости результатов декорирования, иопучаемых этимметодом. Наиболее близким техническимрешением к предлагаемому изобретениюявляется способ эпектропитическогоанодирования, преимушественно дпя декорирования р-и переходов в кремнии, вводном растворе азотнокиспого натрияСушность способа заключается в томчто изготовленный шлиф кремниевой ипастины погружается в эпектропит - разбленный водный раствор азотнокнспого 26калия (КМОтаким образом, чтобышлиф полностью смачивался электролитом и спужип анодом. В качестве катодаможет быть использован, например, зопотой электрод. При плотности тока поряд- Бка 50 мА/см кремний за одну минуту2окиспяется настолько, что образуютсявидимые пленки окиспа кремния, ириэтомпереход отмечается изменением цветаокисной пленки в соответствии с разницей топшин окисла на участках и - и р -типа проводимости, Обычно при этом также определяются обе границы объемногозаряда,Известный способ декорирования непозволяет достаточно четко и уверенновыявить области р-и переходов, особеннослабо отпичаюшихся друг от .друга попожением уровня ферми,Это обусповпено тем, что скорость40окиспения кремния зависит от иопоженияуровня ферми; чем ниже расположен уровень Ферми, тем выше скорость окисления, и йаоборот, Есди разность в иопожении уровня Ферми в п и р- обпастях не 45велика, то и разность в скоростях окисления этих областей также будет невепика. Вследствие этого контрастностьиопучаемого иэображения может оказаться50недостаточной дпя надежного фиксирования границы р-и переходаКроме того,изготовленный шпиф имеет мехеническинарушенный спой, который даже ири комнатной температуре является эффективнымЯисточником электронов и дырок. Указанная причина может привести к тому, чтоскорости окисления р и и областей могутстать очень бпизкими ипи даже сравнятьПосле проведения процесса анодирования попученный окисеп полностью удаляется погружением шпифа в ипавиковую кислоту, и процесс анодирования повторяется, причем операцию травления - анодирования повторяют не менее трех раз.Использование иотенциодинамического режима аноаирования ири пинейном росте потенциала со скоростью 70-150 В/мин обеспечивает более высокую скорость роста окисной пленки в р- области, чем в и- обпасти, так как при этом режиме анодирования скорость окисления более чувствитепьна к различию концентрац Й дырок в обеих обпастях.Введение в состав электролита дпя анорирования гпицина повышает контрастность и четкость попучаемого изображения, При этом используется явление зависимости скорости анодирования кремния от киспотности электролита. Побочным процессом анодирования является разложение гпицина на поверхности, кремниевой пластины и как спедствиеизменение киспотности электролита. Причем разложение гпицина происходит с различными скоростями на областях кремния с различным положением Уф.Последовательное проведение операций анодирования и снятия окисла приводит к стравниванию механически нарушенной поверхности шпифа, возникшей при его иэготовпении.Это приводит к тому, что положение уровня Ферми - на поверхности шпифа будет в меньшей степени отпичаться от положения уровня ферми в объеме кремния. Причем увеличение65866 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1,АгсМг Й.э."7.РИв.СМе,боИдэ" 1960, ч 14, р. 104.2. Патент Японии Иф 50-3252, кл. 12 А 211 (С 23 с 3/00), 1975.3,3 и 9 еар сМ о.а."Сопчепеп 1 Мераб Ког МеацгеюеМо 1 Юе ДврО о 1 Уеп ЯВОИое .ц(Новоойл Уопе 1 чопэ и Мсоп".ТЬв Вещеи о 1 ЭцеА(бс ЗпЬ овййЪВ 1963, ч. 34, р. 310-314. количества циклов "окисление - травление - окиспецие", приводит к повышениюразмешаюшей способности метода пекорирования р-п переходов в кремнии методом электролитического ацопировация 5изготовленного шлифа,Изобретение может быть проиллюстрировано следуюшими при,.арами,П р и м е р 1. Проводят пекорирование,используя гальвацостатический 10режим (= 50 мл см ), при испопьзо/ 2вании потенциодинамического режима соскоростью роста потецци ал а 1 00 Б/мин.Сравнение результатов позволяет сделатьвывод, что при использовании потеццио Бдинамического режима качество пекорирования существнно улучшается, так, чтостановятся ярко выраженными границыобъемного заряда между р и и - областями.П р и м е р 2. Проверяют ьлилниесостава электролита на качество пекорирования, для чего в рабочий растворвводят глицин марки ХЧ в количестве5 г/и. Анодированию подвергают кремниймарки- в потенциопинамичесЗООКЗФ 0,2. ком режиме,П р и м е р 3. Проверяот влияние лколичества циклов "окисление - травление - окисление" на качество декорирования (при том использовался потецциодинамичоский режим анодировация),Дпя проведония исследований берут крем- з16 КДБ 10ний марки3 ООКДБ 1.Эпитаксиальный слой 10 КДБ 10 при исполь зовании рабочего раствора как с гпицццом.латак и без него, не выявлялся, однако, пос-.ле удаления окисла в концентрированнойппавиковой кислоте и повторного окиспения эпитаксиальный слой слабо выявился. После повторения указанных операбций (снятия окисла и окисления) эпитаксиальцый спой выявился достаточно четФормула изобретения 3. Способ электролитического анодировация, преимущественно пля декорирования р-и переходов в кремнии; в водном растворе азотнокислого натрия, о т л ич а ю ш и й с я тем, что, с целью обеспечения высокой контрастности и четкости получаемого, изображени я, анодирование осушествляют в потенциометрическом режиме в растворе электролита с дополнительным введением аминокислоты, например, глицица, после чего удаляют образовавшийся окисел и указанный процесс повторяют несколько раз, например, не менее трех.2. Способ по и. 1, о т л н ч а ющ и й с я тем, что, концентрация компонентов в водном растворе электролита составляет:Азотнокислый натрий (калий) -8,0-12,0 г/л Аминокислота 4,0-6,0 г/л.3. Способ по п. 1, о т л и ч а ю - ш и й с я тем, что анодирование проводят при линейном росте потенциала. 70- 150 В в минуту.Составитель Г, УгличикаРедактор А. Абрамов Техред З, Чужик Корректор М. ПожоЗаказ 2067/48 Тираж 922 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская иаб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4