Химическое травление полупроводников основано на процессах окисления поверхности и удаления образовавшихся продуктов. В состав травителей обычно включаются:
2) окислитель, который обеспечивает образование окисла на поверхности кремния, основными окислителями в кислотных травящих растворах для кремния являются HNO3 и H2O2;
3) комплексообразователь, который в результате взаимодействия с диоксидом кремния образует растворимое соединение. К комплексообразователям относятся, например, такие кислоты как HF и HCl;
4) ускорители или замедлители первых двух реакций, если последние протекают с такой скоростью, что ими трудно управлять (например, Br2);
5) замедлитель реакции травления. Чаще всего для этого используют ледяную уксусную кислоту (CH3COOH) или воду. Следует отметить, что разбавление травителя водой может иногда привести к выявлению структурных дефектов.
6) специальные добавки, обусловливающие селективность действия травителя.
Наиболее распространенными травителями для кремния являются смеси на основе азотной и плавиковой кислот. Для получения с их помощью однозначных результатов требуется чрезвычайно тщательная очистка поверхности; кроме того, необходимо следить, чтобы в процессе травления поверхность не приходила в контакт с воздухом. Основные составы травителей и режимы травления представлены в таблице 2.
№ п.п
| Состав травителя
| Режимы травления
|
Смеси на основе азотной и плавиковой кислот
|
| Травитель Уайта: 3ч.HNO3+1ч.HF
| Полирующий травитель. Травление поверхности (111)
|
| Травитель Деша: 1ч.HF+3ч.HNO3+10ч.CH3COOH
| Травление всех плоскостей. Образование глубоких ямок, проходящих вдоль дислокационных линий внутрь кристалла.
|
| 40мл HF+35млHNO3+25млH2O+
+10млCH3COOH+1гCu(NO3)23H2O
| Травление всех плоскостей. Образо-вание глубоких ямок, проходящих вдоль дислокационных линий внутрь кристалла.
|
| Травитель CP-4A: 3ч.HF+5ч.HNO3+3ч. CH3COOH
| Медленное химическое полирование.
|
| 8ч.40-42%-ной HF+
+10ч.56-57%-нойHNO3+10ч.CH3COOH
| Плоскости (111), (110) и (100).
|
| 10ч. 40-42%-ной HF+
+10ч. 56-57%-ной HNO3+
+20ч. CH3COOH+3ч. Br2
| Плоскости (111), (110) и (100).
|
| Медный травитель: 4млHF+2млHNO3+
+4млH2O+0.2гCu(NO3)2 3H2O
| Плоскости (111), (110) и (100).
|
| 5ч. медного травителя + 3ч.CP-4
| Плоскости (111), (110) и (100).
|
| 10г 47-49%-ной HF+
+5г 70-71%-ной HNO3+14гCH3COOH
| Полирующий травитель
|
| 600±6млHF+
+300±3млHNO3+
+28±0.3гCu(NO3)2 3 H2O
| Дислокационный травитель.
|
Травители на основе хромовой и плавиковой кислот
|
| 1.Основной раствор: 50г CrO3+100млH2O
2.Основной раствор перемешивают с 38-40%-ной HF в отношении 2:1 для больших, 1:1 для средних и 2:3 для небольших ямок травления (высокая плотность дислокаций)
| Образование ямок травления на плоскости (111)
|
| 1ч. водного раствора CrO3 (2ч. H2O+1ч. CrO3)+1ч. HF
| Химическая полировка
|
Продолжение табл.2.
|
| 1ч. HF+1ч.H2CrO4
|
|
«Окрашивающие» травители
|
| 100ч. HF +0.1-0.5 ч. HNO3
| Выявление p-n-перехода. Материал p-типа темнеет больше, чем n-типа
|
| 50мл разбавленного раствора Cu(NO3)2+1-2 капли HF
| Выявление p-n-перехода. Медь осаждается на материале n-типа (на участках с более низким удельным сопротивлением осаждение происходит интенсивнее)
|
Методы анодного травления
|
| 1ч. 48%-ной HF+1ч. CH3COOH (лед)
| Образование фигур травления на кристаллах Si n-типа.
|
Щелочные травители
|
| 1-30 %-ный раствор NaOH или KOH
| Быстро выявляются детали структуры, особенно хорошо – двойниковые ламели на плоскости (111)
|
| 4%-ный NaOH. К раствору добавляют 40%-ный NaOCl до тех пор, пока на кремнии не прекратится выделение водорода
| Для утонения образцов при электронной микроскопии
|