Способ локального травления фосфида галлия

(Й) 1) 6 Н 01 СОЮСОЦГОСУвед СОВЕТСКИХИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИКДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) о 1) ОПИСАНИЕ ИЗОБРКТКНИ св етельству аиторск(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт материалов электронной техники (72) Либо НА; Пухляков ЮА; Пригода ЕИ, (56) Авторское свиде 1 ельство СССР М 1572336, кп. Н 01 21/302, 1989.Патент ГДР М 2 б 8807, кл. Н 01 21/308, 1989. (54) СПОСОБ ЛОКАЛЬНОГО ТРАВЛЕНИЯ ФОСФИДА ГАЛЛИЯ(57) Использование. технология изготовления полупроводниковых приборов на фосфиде галлиа Цель: повышениекачества травления за счет пОвыщения полирующих свойств травителя и сохранения топологии при глубоком (40 - 50 мкм) травления, Сущность изобретения: формирование углублений в пластинах фосфида галлия ( 100 ) проводят в травителе, содержащем иодат одновалентного металла - 5 - 15 мас%, соляную кислоту - 7 - 25 мас%, воду - остальное; ипи метапериодат одно- валетного металла - 1 - 10 мас%, сойяную кислоту - 10 - 20 мас%, воду - остальное, при перемещивании с частотой вращения 30 - 60 об/мин, температуре 0 - 30 С и расположении элементов топологии фотошаблона на пластине в направлении 100, 1 табл.Изобретение относится к технологииизготовления полупроводниковых приборов на фосфиде галлия с ориентацией (100)и может быть использовано в локально-эпитаксиальной и мезапланарной технологииизготовления полупроводниковых приборов.Целью изобретения является повышение качества локального травления за счетулучшения полирующих свойств травителяи сохранения топологии при глубоком (4050 мкм) травлении.Поставленная цель достигается тем, чтов известном способе локального травленияфосфида галлия, включающем создание защитной маски на поверхности пластины иформирование углублений с использованием травителя, содержащего ионы йодата,соляную кислоту и воду, в качестве соединения с ионами йодата травитель содержитйодат одновалентного металла при следующем количественном соотношении компонентов, мас.%:Йодат одновалентногометалла 5-15Соляная кислота 7-25Вода Остальноеили метапериодат одновалентного металлапри следующем количественном соотноше нии компонентов, мас.%:Метапериодат одновалентного металла 1-10Соляная кислота 10-20Вода Остальноетравление осуществляют при перемешивании с частотой вращения 30-бО об/мин,температуре О - 30 С и расположении элементов топологии на пластине в направле-нии 100,Повышение качества локального травления фосфида галлия получено благодарявысокому полирующему действию травителя (Ва = 0,010-0,015 мкм) и сохранению топологии(Вб/Вг = 0,08 - 0,15) при глубоком(40-60 мкм) травлении в заявленных трави. телях и режимах травления.Экспериментально получено, что ионыйодата и метапериодата, являясь окислителями, и соляная кислота, отдельно взятые,не травят фосфид галлия, При смешиванииих протекает реакция с образованием ионовхлорйода (1 С 12 ), способных инициироватьрастворение фосфида галлия. Ионы йодатаи метапериодата, смешанные с другими минеральными кислотами, образуя НЮз, нерастворяют ОаР.Увеличение доли соляной кислоты в травителе на основе йодата (КЮз) более 25мас,% и в травителе на основе метапериодата (К 104) более 20 мас.% соответственно уменьшение обаемной доли воды, приводит к бурному выделению хлора, снижению скорости травления фосфида галлия и селек-,тивному характеру травления с Вэ более 0,02 5 мкм. Уменьшение доли соляной кислоты в травителе менее 7 мас,% на основе йодата(К 10 з) и менее 10 мас.% в травителе на основе метапериодата (К 1 О 4) (соответственно увеличение доли воды), приводит к прекра щению травления, Увеличение доли йодатаболее 15 мас.% и более 10 мас,% метапериодата приводит к появлению в травителе избытка нерастворенной соли и селективному травлению с Ва более 0,02 мкм. Уменьше 15 ние доли.йодата (К 10 з) менее 5 мас.% и метапериодата (К 1 О 4) менее 1 мас;% приводит к снижению скорости травления до полного его прекращения,Боковое подтравливание под маску при 20 изменении состава заявляемого травителяпрактически не изменяется, а определяетсярасположением элементов топологйи фотошаблона на пластине, При формированииэлементов топологии на пластине в направ лениях 100 или ЙО Вб/Вг составляет0,08-0,15 и свидетельствует о том, что приглубоком (40-50 мкм) травлении можно безискажений перенести на пластину рисунок,заданный фотошаблоном, т.е, сохранить то-30 пологие. При Изменении направления110 до 100 расположения элементов топологии на пластине боковое подтравливание (Вб/Вг) увеличивается до 1.Температурный диапазон травителя О 30 С. Уменьшение температуры травителяниже О С приводит к кристаллизации раствора, а следовательно, к прекращениютравления, Увеличение температуры трави-теля выше 30 С вызывает селективный ха рактер травления и снижает качествотравления.Уменьшение частоты вращения при перемешивании менее 30 об/мин приводит к, ухудшению полирующих свойств травителя 45 (В более 0,02 мкм). Увеличение частоты вра. щения при перемешивании более 60об/мин не ухудшает Качество травления, ноприводит к технологическим неудобствам(разбрызгивание травителя и т.п,).50 П р и м е р 1. Примеромконкретногоосуществления данного способа может служить локальное травление углублений напластинах ОаР (100) для последующего локального наращивания гетероэпитаксиаль ных слоевОаАз 1-хРх Травление углубленийшириной 1000 мкм и длиной 4000 мкм проводили в травителе следующего состава: 10:мас.% К 10 з в 20 мас.% НС 1 при перемешивании с частотой вращения 60 об/мин итемпературе 20 С со скоростьютравления.4,3 мкм/мин, на глубину 40 мкм, В качествезащитной маски использовали нитрид кремния, Рисунок на маске формировали методом фотолитографии с помощью фоторезиста ФПпри расположении растра фотошаблона на пластине в направлениях 110. Приготовление травителя проводили из концентрированной соляной кислоты квалификации "осч" и йодноватокислого калия "ч" следующим образом: к 45 мл деионизованной воды приливали 45 млсоляной кислоты и перемешивали. В полученный раствор небольшими порциями всыпали при перемешиванйи 1 О г Кйз и растворяли. Раствор окрашивали вжелтый цвет. Температура свежеприготовленного травителя 20 С. Полирующие свойства травителя оценивали в соответствии с,ГОСТ 2789-73 ".Шероховатость поверхности" с помощью профилографа-профилометра модели 252 по параметру В - среднеарифметическому отклонению профиля.Пригодность травителя для глубокого трав-.ления с сохранением топологии йри перенесении рисунка с фотошаблона на пластину оценивали по Вь/Й, Защитные свойства маски оценивали по количеству сквозных пар, появившихся после травления. Результаты измерения Во/Вг. Ва представлены в таблице,.пример 2. Вб/Вг составляет 0,08, Ва -0,018 мкм, маска нитрида кремния не имеет проколов, Это свидетельствует о высоких полирующих свойствах травителя, позволяющих облегчить наращйвание в углублени ях бездефектных зпитаксиальных слоев ипри глубоком травлении сохранить топологию. П р и м е р 2. Локальное травление 10 эпитаксиальных структур ОаР:ЙИаР дляформирования тестовых мезасветодиодов с размером рабочей площадки 400 х 400 мкм проводили в травителе Следующегосостава.5 мас.% к 104 в 15 мас.ф нс при перемеши вании с частотой вращения 50 об/мин наглубину 40 мкм со скоростью травления 2,2 мкмl мин, при температуре 20 С. Защитную масу формировали с помощью фоторези. ста ФПпри расположении растра фото шаблона на пластине в направлениях 110или 110, Результаты измерений Ва и Вб/Вг представлены в таблице, пример 6. Вб/Вг составляет 0,15, Ва - 0,018 мкм, маска фоторезиста не имеет проколов, что свидетель ствует о высоких полирующих свойствахтравителя и позволяет формировать элементы с сохранением топологии при глубоком травлении. Остальные примеры осуществления данного способа приведены 30 в таблице.1814446 Составитель Н.Либо Техред М.Моргентал Корректор Е.Папп РедакторЗаказ 1098 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Формула .изобретенияСПОСОБ ЛОКАЛЬНОГО ТРАВЛЕНИЯ ФОСФИДА ГАЛЛИЯ с ориентацией (100), включающий создание защитной маски на поверхности пластины и формирование углублений с использованием травителя, содержащего соединение с ионами йодата, соляную кислоту и воду, оаличающийся тем, что, с целью повышения качества травления эа счет повышения полирующих свойств трави. теля и сохранения топологии при глубоком 40 - 50 мкм травлении, в качествесоединения ионами йодата травитель содеожит йодат одновалентного металла при следующем количественном соотношении компонентов, мас.:Йодат одновалентного металла 5-15Соляная кислЬта 7 - 25:ВодаОстальноеили метапериодат одновалентного металла при следующем соотношении компонентов мас.оь:Метапериодат одновалентногометалла 1 - 10 Соляная кислота гО - 2 ОВода Остальноетравление осуществляют при перемешивании с частотой вращения 30 60 об,/мин, температуре 0 - 30 С и расположении элементов топологии на пластине в направлениях 100,