[1]Изобретение относится к материаловедению полупроводниковых материалов и предназначено для контроля качества пластин на основе теллурида кадмия-ртути (CdHgTe), применяемых в производстве фотоприемников, в частности для выявления плотности дислокаций в слоях CdHgTe кристаллографической ориентации (310) при помощи химического селективного травления поверхности пластин.
[2]От плотности дислокаций в полупроводниковом материале зависит качество р-n-перехода при изготовлении фотоприемных приборов. Для минимизации токов утечек, «темновых» токов в области р-n-перехода необходимо, чтобы плотность дислокаций теллурида кадмия-ртути не превышала порядка 106 на см2. Одним из способов контроля плотности дислокаций является селективное травление, в результате которого образуются фигуры травления на поверхности пластины (треугольники - для пластин ориентации (310)).
[3]Целью данного изобретения является разработка состава травителя, который позволяет получать на поверхности полупроводника хорошо идентифицируемые (дифференцируемые) фигуры травления (ямки травления).
[4]Обычно вдоль дислокационных линий происходит сегрегация примесей, находящихся в растущих слоях полупроводникового материала. Процесс селективного травления осуществляется за счет различных скоростей травления атомов примесей и собственных атомов полупроводникового материала. При этом процесс окисления и переноса атомов примесей протекает в кинетическом режиме химического травления, в то время как травление полупроводникового материала осуществляется в диффузионном режиме. Скорость растворения полупроводника в процессе химического травления зависит от характера и прочности химических связей, ширины запрещенной зоны полупроводникового соединения и т.д. Характер воздействия травителя определяется соотношением компонентов раствора между окислителем и растворителем, что обуславливает механизм физико-химического взаимодействия полупроводника с компонентами травителя.
[5]Для растворения образующихся на поверхности оксидов целесообразно добавлять в травитель комплексообразователь (в заявляемом изобретении функцию комплексообразователя выполняет раствор лимонной кислоты). Комплексообразователь способствует растворению продуктов реакции окисления путем образования хорошо растворимых комплексных соединений. Различные органические кислоты (например, лимонная, щавелевая или d-винная), увеличивают скорость растворения полупроводникового материала в областях дислокаций, что очень важно при селективном травлении.
[6]Для теллурида кадмия-ртути наиболее распространены травители на основе оксида хрома (VI), соляной кислоты и воды. Для случая селективного травления теллурида кадмия-ртути травитель этого состава не является оптимальным, так как приводит к дополнительному «растраву» фигур травления на поверхности, что влечет за собой невозможность визуального контроля ямок травления.
[7]Наиболее близким к изобретению является состав для селективного травления теллурида кадмия-ртути на основе системы, например, 60 см3 5 М раствора оксида хрома (VI), 25 см3 соляной кислоты и 90 см3 воды, где в качестве растворителей используется вода [H.F. Schaake, A.J. Lewis. Mater. Res Soc. Symp. Proc (USA), vol. 14 (1983), p. 301].
[8]Недостатком травителя на основе такой системы является то, что при обработке в нем теллурида кадмия-ртути с ориентацией поверхности (310) «подтравы» фигур травления затрудняют получить достаточно четко идентифицируемое изображение треугольных ямок травления на поверхности пластины (фиг. 1).
[9]На фиг. 1 представлено изображение поверхности эпитаксиальной структуры CdxHg1-xTe после селективного травления в течение 45 секунд в системе: 24 об. доля CrO3; 1 об. доля HCl; 8 об. долей H2O, полученное на атомно-силовом микроскопе «Integra Maximus».
[10]Задача изобретения - разработка состава для селективного травления теллурида кадмия-ртути, который обеспечивает селективное травление поверхности пластин теллурида кадмия-ртути ориентации (310) с образованием четко различимых треугольных ямок травления.
[11]Задача решается за счет того, что состав для селективного травления теллурида кадмия-ртути, представляющий систему CrO3-HCl, согласно формуле изобретения дополнительно содержит раствор органической (лимонной) кислоты при следующем соотношении ингредиентов, объемные доли: 25% водный раствор оксида хрома (VI) (CrO3) - 24; концентрированная соляная кислота (HCl) - 1; 5% раствор лимонной кислоты - 8.
[12]Таким образом, для осуществления селективного травления состав отвечает следующим требованиям:
[13]- процесс растворения атомов примесей, сегрегирующих в местах выходов дислокаций на поверхность полупроводникового материала, протекает кинетическом режиме, поэтому процесс селективного травления поверхности в местах выхода дислокаций проходит с максимальной скоростью;
[14]- процесс растворения полупроводникового материала осуществляется в диффузионном режиме, что позволяет избежать «подтравов» фигур травления и получить четко идентифицируемые треугольные ямки травления.
[15]Каждый из перечисленных признаков необходим, а вместе они достаточны для решения задачи изобретения.
[16]Сущность изобретения: для селективного травления теллурида кадмия-ртути используют раствор, имеющий содержание следующих компонентов, в объемных долях: 25% водный раствор оксида хрома (VI) (CrO3) - 24, концентрированная соляная кислота (HCl) - 1, 5% раствор лимонной кислоты - 8.
[17]В качестве примера осуществления изобретения приведем испытанный состав для селективного травления теллурида кадмия-ртути в составе следующих компонентов, в объемных соотношениях: 25%-ного водного раствора оксида хрома (VI) (CrO3) - 24 об. доли; концентрированной соляной кислоты (HCl) - 1 об. доля; 5%-ного раствора органической кислоты - 8 об. долей. В качестве образцов использовались эпитаксиальные структуры теллурида кадмия-ртути кристаллографической ориентации (310). Наличие селективного эффекта травления устанавливалось наблюдением поверхности образцов после травления методом атомно-силовой микроскопии (АСМ).
[18]Фиг. 2 показывает, что после травления эпитаксиальной структуры теллурида кадмия-ртути ориентации (310) в системе 25% раствор CrO3 (VI) - концентрированная HCl - 5% раствор лимонной кислоты на поверхности появляются более четко идентифицируемые треугольные ямки травления, чем после травления в ранее предлагаемом травителе [H.F. Schaake, A.J. Lewis. Mater. Res. Soc. Symp. Proc (USA), vol. 14 (1983), p. 301] (Фиг. 1).
[19]На фиг. 2 представлено изображение поверхности эпитаксиальной структуры CdxHg1-xTe после селективного травления в течение 45 с в системе: 24 об. доля CrO3; 1 об. доля HCl; 8 об. долей 5% водного раствора лимонной кислоты, полученное на атомно-силовом микроскопе «Integra Maximus».
[20]Таким образом, предлагаемый состав позволяет получать селективный эффект на образцах теллурида-кадмия ртути кристаллографической ориентации (310).
