Вы здесь

"Взаємодія InAs, InSb та GaAs з бромвиділяючими травильними композиціями"

Автор: 
Кусяк Наталія Володимирівна
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2003
Артикул:
0403U000947
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РОЗДІЛ 2
МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТУ
2.1. Механічна обробка поверхні напівпровідників
перед хімічним травленням
Напівпровідникові пластини, що застосовуються для формування приладів
електронної техніки повинні бути досконалими за атомною будовою і мати високу
точність геометричних параметрів, для чого необхідно розробляти оригінальні
технології механічної, хіміко-механічної та хімічної обробки монокристалічних
зразків та плівок.
Напівпровідникові монокристали, як правило, пружні, тобто проявляють
властивості з відносно малою пластичною складовою. Тому їх механічна обробка в
більшості випадків супроводжується крихким руйнуванням. В результаті одночасної
дії на поверхню напівпровідника великої кількості зерен абразиву в
приповерхневих шарах утворюється густа сітка тріщин з приблизно однаковою
глибиною, які можуть перетинатися між собою. Суміжні тріщини обмежують невеликі
об'єми напівпровідникового матеріалу, які досить легко виколюються під дією
дотичних навантажень з боку абразивних зерен. Процес абразивної обробки
напівпровідників зводиться, фактично, до виколювання ослаблених частинок
матеріалу. Такий характер носить обробка зв'язаним і вільним абразивом, коли
використовують порошки з розміром зерен понад декілька мікрометрів, тобто при
різці та шліфуванні [123].
Недосконалість кристалічної структури створює додаткові труднощі при механічній
обробці. Так, при деяких умовах розрізання зливків на пластини неоднорідність
окремих ділянок матеріалу проявляється в тому, що якість одержаної поверхні є
різною. Низька межа пластичної деформації InAs, InSb та GaAs обумовлює
необхідність шліфування при малих навантаженнях і тисках на зразок (2-4 кПа),
оскільки їх підвищення викликає значне збільшення Rz поверхні, а також веде до
сколювання. Крім того відомо, що при шліфуванні досліджуваних матеріалів,
товщина порушеного шару істотно залежить від діаметру зерна абразиву [124].
Зразки із вирощених монокристалічних зливків вирізали за допомогою струнної
різки з алмазним напиленням, причому струна змочувалась дистильованою водою.
Для дослідження використовували зразки розміром ~ 5ґ5ґ1 мм., а для шліфування
поверхні після різки – абразивні порошки марок М10 та М5. Шліфувальні суміші
готували у вигляді водних суспензій абразивних порошків з етиленгліколем або
етиловим спиртом. Для видалення приповерхневих структурно-дефектних шарів, що
утворюються при різці та шліфовці, проводили механічне полірування зразків.
Механічно поліровані поверхні займають проміжне положення між шліфованими і
травленими: товщина порушеного шару в них є близькою до товщини порушеного шару
травлених поверхонь, а його структура подібна до структури порушеного шару при
шліфуванні. Під час полірування використовують абразивні порошки переважно
субмікронних фракцій і відносно малі контактні навантаження, тому в результаті
послідовно видаляються пластично деформовані приповерхневі мікрооб'єми [125].
Нами проводилось полірування на алмазних пастах марок АСМ 7/5, потім АСМ 3/2 і
АСМ 1/0 із поступовим зменшенням розміру зерна абразиву.
Міжопераційна очистка застосовується для видалення з поверхні забруднень на
різних стадіях виготовлення робочих елементів напівпровідникових пристроїв:
після різки, шліфовки, механічної та хіміко-механічної поліровки. Спочатку
видаляються фізичні або механічні забруднення (порошинки, частинки абразивних і
металічних матеріалів та волокон, напівпровідника, що викришився). Органічні
забруднення (змазки, клеї, рештки суспензії, відбитки пальців та ін.) остаточно
видаляються в процесі знежирювання в органічних розчинниках.
Міжопераційну очистку пластин InAs, InSb та GaAs проводили після кожного етапу
механічної обробки поверхні. Так, після різки, шліфування вільним абразивом і
механічного полірування залишки шліфувальної суспензій, частинки матеріалу,
бруд і т. і. видаляли за такою технологічною схемою: промивка зразків у
дистильованій воді із додаванням поверхнево-активних речовин; промивка у
дистильованій воді; знежирювання в етиловому спирті; знежирювання у ацетоні;
висушування в потоці сухого повітря.
Механічно полірована поверхня InAs, InSb та GaAs стабільна в часі, однак вона
не є структурно досконалою, в зв'язку з чим перед дослідженням з поверхні
пластин видаляли шар товщиною 50 - 80 мкм в травнику того ж складу, у якому в
подальшому проводили процес травлення чи хіміко-динамічного полірування.
2.2. Дослідження кінетики розчинення напівпровідників
Процеси хімічного розчинення напівпровідників досліджували, вивчаючи залежності
швидкості травлення від температури, швидкості перемішування розчину та складу
травника. Це вимагало створення стабільних і відтворюваних гідродинамічних та
температурних режимів.
Відтворювані гідродинамічні умови обтікання пластини травником досягалися за
допомогою диску, що обертається, який забезпечував однакову доступність
поверхні в дифузійному відношенні, можливість точного розрахунку дифузійного
потоку, а також стаціонарний режими роботи [126, 127, 128]. Однак метод
“класичного” диску, що обертається, у зв’язку з великою витратою
напівпровідникового матеріалу (пластину вирізають у формі круглої шайби, центр
якої суміщають з віссю обертання) виявився неприйнятним для наших досліджень.
Нами використовувалася установка на основі дискового електроду з кільцем, що
широко застосовується в електрохімії і в якій реалізується один із варіантів
диску, що обертається - так званий “лакований “ диск.
Густина дифузійного потоку на “нелакованій” частині диску визначається формулою
[129]:
0, r j = D (¶C/¶Z)S =
D CS /dD, r і r1, 0
де r – відстань д