RU2574459C1 - Состав полирующего травителя для химико-механической полировки теллурида кадмия-цинка - Google Patents
Состав полирующего травителя для химико-механической полировки теллурида кадмия-цинка Download PDFInfo
- Publication number
- RU2574459C1 RU2574459C1 RU2014147278/05A RU2014147278A RU2574459C1 RU 2574459 C1 RU2574459 C1 RU 2574459C1 RU 2014147278/05 A RU2014147278/05 A RU 2014147278/05A RU 2014147278 A RU2014147278 A RU 2014147278A RU 2574459 C1 RU2574459 C1 RU 2574459C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polishing
- cadmium
- zinc telluride
- chemical
- composition
- Prior art date
Links
- 238000005498 polishing Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 15
- -1 cadmium-zinc Chemical compound 0.000 title claims description 18
- XSOKHXFFCGXDJZ-UHFFFAOYSA-N telluride(2-) Chemical compound [Te-2] XSOKHXFFCGXDJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 18
- 238000005530 etching Methods 0.000 title abstract description 25
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 title abstract description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 229940093476 ethylene glycol Drugs 0.000 abstract 1
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 abstract 1
- 239000001117 sulphuric acid Substances 0.000 abstract 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 8
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 2
- 238000004630 atomic force microscopy Methods 0.000 description 2
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 2
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 2
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 2
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FHHJDRFHHWUPDG-UHFFFAOYSA-N Peroxymonosulfuric acid Chemical compound OOS(O)(=O)=O FHHJDRFHHWUPDG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 238000000089 atomic force micrograph Methods 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- CXKCTMHTOKXKQT-UHFFFAOYSA-N cadmium oxide Inorganic materials [Cd]=O CXKCTMHTOKXKQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N hydrogen bromide Chemical compound Br CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N oxygen atom Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000010301 surface-oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к материаловедению и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов. Состав полирующего травителя включает следующие компоненты: 7 объемных долей серной кислоты (98%), 1 объемную долю перекиси водорода (30%), 1 объемную долю воды, 3,5 объемных долей этиленгликоля. Изобретение позволяет обеспечить скорость полировки от 1 до 5 мкм/мин при заданной скорости вращения диска 60 об/мин. 2 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к материаловедению, в частности к области обработки поверхности теллурида кадмия-цинка (КЦТ) ориентации (111) химико-механическим полирующим травлением.
От состояния поверхности полупроводникового материала, ее дефектности зависит качество нанесения антиотражающего покрытия (АОП) при изготовлении полупроводниковых приборов. Для улучшения адгезии на границе раздела КЦТ-АОП необходимо, чтобы перед проведением нанесения АОП шероховатости поверхности были минимальны. Лучшим способом подготовки поверхности является полирующее химико-механическое травление.
Целью данного изобретения является разработка состава травителя, который позволяет вести процесс полирующего химико-механического травления теллурида кадмия-цинка.
Процесс полирующего травления может иметь место только в случае гомогенности физико-химических свойств обрабатываемой поверхности. Для гомогенизации поверхности необходимо обеспечить условия, при которых скорость электронного обмена между гетерогенными в физико-химическом отношении точками поверхности будет больше или равна скорости электронного обмена между этими точками и реагентами (травителем) в растворе.
Согласно известным теориям эффект химического полирующего травления может быть достигнут при условии, что в процессе травления вблизи поверхности образуется вязкая пленка из продуктов растворения полупроводников. Этот тип пленки является гомогенной.
Поэтому на практике для достижения эффекта полирующего травления обычно используют концентрированные вязкие растворы, часто с добавками ингибиторов (вода).
Процесс полирующего травления осуществляется за счет относительно малого содержания растворителя по сравнению с окислителем, то есть процесс растворения полупроводникового материала протекает в диффузионном режиме, при этом вблизи поверхности образуется вязкая пленка из продуктов растворения полупроводникового материала. Растворение полупроводникового материала в системе кислот зависит от стадии окисления поверхности и последующего растворения окисла (в заявляемом изобретении растворение теллурида кадмия-цинка) происходит за счет появления активного атомарного кислорода в процессе реакций взаимодействия:
(H2SO4+H2O2=H2SO5+H2O; H2SO5=H2SO4+2O*).
Для растворения образующихся на поверхности оксидов целесообразно добавлять в травитель комплексообразователь (в заявляемом изобретении функцию комплексообразователя выполняет этиленгликоль). Различные многоосновные спирты (например, этиленгликоль, глицерин) благодаря высокой вязкости и малой константе ионизации уменьшают скорость растворения, что очень важно при полирующем травлении. Таким образом, процессы растворения полупроводниковых материалов в области полирующих составов протекают по окислительно-гидротационному механизму.
В кислых растворах подавляется диссоциация органических веществ, которые являются комплексообразователями. Поэтому на практике для достижения эффекта полирующего травления подбирается пара: неорганическая кислота - комплексообразователь.
Для теллурида кадмия-цинка наиболее распространены травители на основе брома в метаноле или бромистоводородной кислоты с добавлением этиленгликоля, глицерина. Известны составы для травления теллурида кадмия-цинка, содержащие метанол, молочную кислоту, бром и этиленгликоль в различных соотношениях. Например, 5 объемных % (об. %) брома в метаноле + 20 об. % молочной кислоты + 2 об. % брома в этиленгликоле [Method for surface treatment of a cadmium zinc telluride crystal, US 55933706 А, дата публикации 3 авг.1999, авторы изобретения: Burger A., Chang Н., Kuo-Tong Chen, James R.]. Для случая полирующего травления теллурида кадмия-цинка травитель этого состава неприемлем, так как бром, являясь активным и токсичным веществом, сильно усложняет процесс химико-механического полирования.
Задача изобретения - разработка состава для химико-механического полирующего травления теллурида кадмия-цинка, который обеспечивает полирующее травление при шероховатости поверхности в среднем не более 7 нм.
Задача решается за счет того, что состав для химико-механического полирующего травления теллурида кадмия-цинка представляет из себя систему из 7 об. частей H2SO4 (98%), 1 об. части H2O2 (30%), 1 об. части H2O, 3,5 об. частей этиленгликоля.
В литературе схожий состав для полирующего травления теллурида кадмия-цинка при химико-механической полировки не упоминается.
Основа для нашего травителя была взята из кремниевой технологии для окисления верхнего слоя кремниевых пластин: серная кислота и перекись водорода.
Серная кислота, взаимодействуя с перекисью водорода, образует пероксомоносерную кислоту (кислота Каро), которая является сильным окислителем:
H2SO4+H2O2=H2SO5+H2O.
Раствор этой кислоты не стабилен и разлагается по следующей реакции:
H2SO5(раствор)=H2SO4+2O*.
Активный кислород окисляет теллур, кадмий и цинк по следующим реакциям:
Те2+2O2*=2TeO2,
2Zn+O2*=2ZnO,
2Cd+O2*=2CdO.
В этой системе H2SO4-H2O2 увеличили концентрацию серной кислоты и добавили этиленгликоль.
Добавление дополнительной серной кислоты способствует растворению оксидов и выведению их из зоны реакции.
Взаимодействие серной кислоты с оксидами происходит по следующим реакциям:
ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O,
CdO+H2SO4=CdSO4+H2O.
Добавление этиленгликоля увеличивает время контакта травителя с образцом.
Необходимость использования этиленгликоля обусловлена тем, что он, являясь многоосновным спиртом и имея высокую вязкость, имеет также малую константу ионизации, которая уменьшает скорость растворения, что очень важно при полирующем травлении.
Таким образом, процессы растворения полупроводниковых материалов в области полирующих составов протекают по окислительно-гидротационному механизму. В кислых растворах подавляется диссоциация органических веществ, которые являются комплексообразователями. Поэтому на практике для достижения эффекта полирующего травления подбирается пара: неорганическая кислота - комплексообразователь. В нашем случае это серная кислота и этиленгликоль.
При соблюдении объемных соотношений 7 об. частей H2SO4 (98%), 1 об. части H2O2 (30%), 1 об. части H2O, 3,5 об. частей этиленгликоля и скорости подачи травителя на полировальный диск 1 капля в 4 секунды (таблица, фиг. 1) обеспечивает шероховатость поверхности в среднем менее 7 нм (фиг. 2).
Таким образом, для осуществления полирующего травления состав отвечает следующим требованиям:
- процесс растворения полупроводникового материала протекает в диффузионном режиме, поэтому процесс полирования поверхности проходит с минимальной скоростью;
- за счет того, что радиус кривизны неровностей при дуффузионном режиме намного меньше толщины диффузионного слоя, искривление растворяющейся поверхности не будет оказывать существенного влияния на скорость переноса вещества внутри диффузионного слоя, и шероховатость поверхности будет минимальна.
Каждый из перечисленных признаков необходим, а вместе они достаточны для решения задачи изобретения.
Технический результат изобретения заключается в получении высококачественной поверхности теллурида кадмия-цинка с минимальной шероховатостью и улучшении качества адгезии АОП при изготовлении фотоэлектронных приборов. Сущность изобретения: для полирующего травления используют раствор теллурида кадмия-цинка, имеющий содержание следующих компонентов, в объемных долях: серная кислота (98%) - 7; перекись водорода (30%) - 1; вода - 1; этиленгликоль - 3,5.
В качестве примера осуществления изобретения приведем испытанный состав для химико-механического полирующего травления теллурида кадмия-цинка в составе следующих компонентов, в объемных соотношениях: серная кислота (98%) - 7; перекись водорода (30%) - 1; вода - 1; этиленгликоль - 3,5.
В качестве образцов использовались подложки теллурида кадмия-цинка ориентации (111). Наличие полирующего эффекта травления устанавливалось наблюдением поверхности образцов после химико-механического полирования методом атомно-силовой микроскопии (АСМ). Шероховатость поверхности определялась при помощи анализа АСМ изображений профилей образцов. В предлагаемых соотношениях компонентов удалось осуществить полирующее химико-механическое полирование поверхности теллурида кадмия-цинка ориентации (111) со средней шероховатостью поверхности не более 7 нм. Данные, характеризующие шероховатости поверхности образцов, были получены при помощи программного обеспечения «Integra Maximus».
Таким образом, предлагаемый состав позволяет получать полирующий эффект на образцах теллурида кадмия-цинка с кристаллографической ориентацией (111) с шероховатостью поверхности не более 7 нм.
Claims (1)
- Состав полирующего травителя для химико-механической полировки теллурида кадмия-цинка, включающий этиленгликоль, серную кислоту, перекись водорода, воду при следующем соотношении компонентов, объемные доли: серная кислота (98%) - 7; перекись водорода (30%) - 1; вода - 1; этиленгликоль - 3,5.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2574459C1 true RU2574459C1 (ru) | 2016-02-10 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2627711C1 (ru) * | 2016-11-02 | 2017-08-10 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Состав полирующего травителя для химико-механической полировки теллурида кадмия-цинка |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3948703A (en) * | 1973-03-27 | 1976-04-06 | Tokai Denka Kogyo Kabushiki Kaisha | Method of chemically polishing copper and copper alloy |
| SU842111A1 (ru) * | 1979-01-10 | 1981-06-30 | Днепродзержинский Индустриальныйинститут Им. M.И. Арсеничева | Раствор дл химического полировани МЕди и EE СплАВОВ |
| RU2097871C1 (ru) * | 1995-04-05 | 1997-11-27 | Институт физики полупроводников СО РАН | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАТРИЦ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ НА ПОДЛОЖКАХ CdXHg1XTe |
| US5933706A (en) * | 1997-05-28 | 1999-08-03 | James; Ralph | Method for surface treatment of a cadmium zinc telluride crystal |
| RU2507312C1 (ru) * | 2012-06-29 | 2014-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)" | Способ очистки металлических поверхностей от коррозионных отложений |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3948703A (en) * | 1973-03-27 | 1976-04-06 | Tokai Denka Kogyo Kabushiki Kaisha | Method of chemically polishing copper and copper alloy |
| SU842111A1 (ru) * | 1979-01-10 | 1981-06-30 | Днепродзержинский Индустриальныйинститут Им. M.И. Арсеничева | Раствор дл химического полировани МЕди и EE СплАВОВ |
| RU2097871C1 (ru) * | 1995-04-05 | 1997-11-27 | Институт физики полупроводников СО РАН | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАТРИЦ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ НА ПОДЛОЖКАХ CdXHg1XTe |
| US5933706A (en) * | 1997-05-28 | 1999-08-03 | James; Ralph | Method for surface treatment of a cadmium zinc telluride crystal |
| RU2507312C1 (ru) * | 2012-06-29 | 2014-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ)" | Способ очистки металлических поверхностей от коррозионных отложений |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2627711C1 (ru) * | 2016-11-02 | 2017-08-10 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Состав полирующего травителя для химико-механической полировки теллурида кадмия-цинка |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5315596B2 (ja) | 貼合せｓｏｉウェーハの製造方法 | |
| TWI757441B (zh) | 洗淨液組成物 | |
| Cuypers et al. | Study of InP surfaces after wet chemical treatments | |
| Meuris et al. | Implementation of the IMEC-cleaning in advanced CMOS manufacturing | |
| EP2575162A2 (fr) | Procédé de fabrication d'un dispositif semi-conducteur avec une étape de retrait sélective d'une couche de silicium germanium | |
| Matovu et al. | Use of multifunctional carboxylic acids and hydrogen peroxide to improve surface quality and minimize phosphine evolution during chemical mechanical polishing of indium phosphide surfaces | |
| Bryce et al. | Kinetics of GaAs dissolution in H2O2− NH4OH− H2O solutions | |
| JP2014057039A (ja) | 半導体基板製品の製造方法及びエッチング液 | |
| TWI795547B (zh) | 矽晶圓的洗淨方法 | |
| JP4817887B2 (ja) | 半導体基板の洗浄方法 | |
| Seo et al. | Behavior of a GaSb (100) surface in the presence of H2O2 in wet-etching solutions | |
| RU2542894C1 (ru) | Состав полирующего травителя для теллурида кадмия-ртути | |
| RU2574459C1 (ru) | Состав полирующего травителя для химико-механической полировки теллурида кадмия-цинка | |
| RU2627711C1 (ru) | Состав полирующего травителя для химико-механической полировки теллурида кадмия-цинка | |
| Ashok et al. | Growth and etch rate study of low temperature anodic silicon dioxide thin films | |
| TWI594315B (zh) | 蝕刻方法和使用該方法的半導體基板製品以及半導體元件的製造方法 | |
| TWI620811B (zh) | Titanium oxide film removal method and removal device | |
| Gu et al. | Effect of additives in organic acid solutions for post-CMP cleaning on polymer low-k fluorocarbon | |
| Lie et al. | Controlled oxide removal and surface morphology on InSb (100) using gas phase HF/H2O | |
| CN116918041A (zh) | 硅晶圆的清洗方法、硅晶圆的制造方法及硅晶圆 | |
| Gondek et al. | Etching silicon with aqueous acidic ozone solutions: Reactivity studies and surface investigations | |
| US20080188084A1 (en) | Method For Reducing And Homogenizing The Thickness Of A Semiconductor Layer Which Lies On The Surface Of An Electrically Insulating Material | |
| JP5630527B2 (ja) | 貼合せｓｏｉウェーハの製造方法 | |
| Ye et al. | Dynamics of Hydrides on Hydrogen-Terminated Silicon (111)−(1× 1) Surface | |
| JP7279753B2 (ja) | シリコンウェーハの洗浄方法および製造方法 |