Дефекты структуры полупроводника

Примеси, содержащиеся в объеме полупроводника, при их сравнительно невысокой концентрации (менее 1018 см-3) оказывают пренебрежимо малое влияние на скорость химического взаимодействия травителя с кремнием. При большой концентрации примеси скорость химической реакции может возрастать из-за увеличения концентрации структурных дефектов в поверхностном слое полупроводника, возникающих при введении примеси. Кроме того, при неоднородном распределении примеси могут образоваться pn. переходы. Разность потенциалов между областями р- и n-типа может существенно изменить электрохимические процессы травления. Скорость травления на участках с различным типом проводимости может оказаться разной. В результате на поверхности полупроводника возникают ступеньки, полосы, бугорки.

Дефекты структуры полупроводника. Из дефектов структуры стоит остановиться на дислокациях. Дислокация — это линейный дефект, характеризующийся определенной избыточной упругой энергией де­формации. Эта избыточная энергия может приводить к тому, что растворение вдоль дислокации будет происходить намного легче, чем на остальной поверхности, так как энергия активации процесса растворения уменьшается в этом случае на величину, равную энер­гии деформации, приходящейся на один атом. Сегрегация примесей на дислокации также способствует увеличению скорости травления.

Шлифованная поверхность содержит большое количество дефектов: выступы и ямки, трещины. Реакционная способность такой по­верхности высока, и скорость ее травления полирующим травителем существенно выше скорости травления гладкой поверхности. При воз­действии селективного травителя (скорость взаимодействия которо­го с кремнием определяется скоростью химической реакции) нарушен­ная поверхность кремния становится непригодной для создания ак­тивных областей приборов.

Концентрация компонентов травителя. Как уже отмечалось, скорость травления кремния в смеси плавиковой и азотной кислот максимальна при их молярном соотношении 4,5:1.

Скорость процесса травления можно также регулировать, ввода различные добавки. Замедлителем (ингибитором) реакции является ледяная уксусная кислота, ускорителем (катализатором) служит элементарный бром. Уксусная кислота, введенная в травитель, уменьшает диэлектрическую постоянную раствора и тем самым подавляет диссоциацию азотной кислоты на ионы. Кроме того, она сама диссоциирует с выделением большого количества ионов Н+. В результате катодные реакции замедляются.

В растворах с большим содержанием плавиковой кислоты контролирующей стадией процесса растворения является реакция окисле­ния. В этом случае травление протекает анизотропно, тан как реак­ция окисления очень чувствительна к уровню легирования, ориента­ции и дефектам кристаллической структуры. В травящих смесях с большим содержанием азотной кислоты процесс травления является изотропным, а скорость реакции контролируется диффузионным процессом. По этой причине для удаления приповерхностных дефектов более предпочтительны именно растворы с большим содержанием азот­ной кислоты. Составы некоторых жидкостных травителей приведены в таблице.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector