Кристаллографическая ориентация поверхности полупроводника.

Скорость травления определяется рядом факторов. Во-первых, свойствами самого полупроводникового материала, такими как кристаллографическая ориентация поверхности кремния, чистота поверхности, присутствие дефектов или нарушенного поверхностного слоя. Во-вторых, свойствами травителя: его составом, концентрацией компонентов, наличием примесей в растворе, температурой и скоростью перемешивания раствора.

Кристаллографическая ориентация поверхности полупроводника. Энергия активации как процессов адсорбции, так и комплексообразования зависит от числа связей на поверхности, удерживающих атомы, от направления этих связей и расстояния между атомами. Поэтому процессы травления, скорость которых определяется не диффузионными, а химическими процессами, существенно зависит от кристаллографической ориентации полупроводника. Наибольшая скорость травления в кислотных травителях наблюдается на плоскости, параллельной (100), затем (ПО). Наиболее медленно травится плоскость(III).Возможно, это связано с различием адсорбции ионов фтора на этих кристаллографических плоскостях. Можно подобрать компоненты травителя таким образом, что скорости травления плоскостей (100) и (III) будут различаться в 50 раз.

Влияние примесей. При использовании полирующих травителей присутствие различных примесей и загрязнений на поверхности полупроводника может существенно изменить не только скорость, но и характер травления. Примеси адсорбируются на поверхности по-разному, большинство неактивных газов (азот, аргон и другие) физически адсорбируются на кремнии (за счет сил Ван-дер-Ваальса). Теплота адсорбции при этом мала, и молекулы легко удаляются при промывке в чистых растворителях. Наоборот, для кислорода, который связан с поверхностью хемоcорбцией, теплота адсорбции очень высока (около 220 ккал/моль). Эта величина уменьшается в четыре раза после того, как на поверхности кремния образуется монослой оксида. В присутствии примесей скорость реакции на поверхности снижается, примеси как бы экранируют поверхность от травителя.

Исключением являются галогениды, например ионы фтора, способствующие растворению оксида кремния.

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

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector