DD268807B1

DD268807B1 - Aetzmittel zur erzeugung von mesa- und grabenstrukturen

Info

Publication number: DD268807B1
Application number: DD31298288A
Authority: DD
Inventors: Peter Dipl-Chem Dr Keppel; Bernd Dr-Ing Kloth; Martin Dipl-Chem Fait; Kurt Dipl-Ing Szuszinski
Original assignee: Keppel Peter Dipl Chem Dr; Kloth Bernd Dr Ing; Fait Martin Dipl Chem; Szuszinski Kurt Dipl Ing
Priority date: 1988-02-17
Filing date: 1988-02-17
Publication date: 1993-01-14
Also published as: DD268807A1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Ätzmittel zur Erzeugung von Mesa- und Grabenstrukturen mittels geeigneter Ätzschutzmasken, das bei der Herstellung von geneigten Oberflächen für die nachfolgende epitaktische Abscheidung, von lichtabstrahlenden Facettenflächen und von Vereinzelungsrillen Anwendung findet.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Für die chemische Auflösung von A3-B 5-Halbleiteroberflächen mit dem Ziel, durch örtlich begrenzte Ätzung Mesa- oder Grabenkonfigurationen zu erzougen, sind eine Vielzahl unterschiedlicher Ätzlösungen bekannt, die sich sowohl in der Art des Lösungsmittels als auch in der chemischen Substanz des Oxidationsmittels unterscheiden. Diese Vielfalt ist im Sinne einer Vereinheitlichung des technologischen Bearbeitungsschrittes des naßchemischen Ätzens von binären sowie ternären und quaternären A3-B5-Halbleitern, u.a. auch wegen der sehr unterschiedlichen Ätzraten, nachteilig und läßt ihre jeweilige Anwendung nur unter bestimmten und speziellen Voraussetzungen zu. Unter diesem Aspekt stehen als universelle Ätzmittel das HCI/HNO3 (Samogyi, M.; Schiller, V.- Krist. Tech. 13,1978,3, S.293) sowie das Br₂/CH₃OH-System (Tarui, Y.; Kamiya, Y.; Marada,J.-J. electrochem.Soc. 118,1971,1, S. 118. Adachi, S.- J. electrochem. Soc. 129,1982,4, S.883) zur Verfügung. Das HCI/HNOa-System weist infolge des Cl₂- oder NOCI-Entweichens als reaktive Komponenten nur eine geringe Stabilität auf. Weiterhin schließt seine Anwendung den Einsatz von Fotolack- als auch Metallmasken aus. Ähnliche nachteilige Eigenschaften besitzt das Br₂/CH₃OH-System, das wegen des hohen Br₂-Dampfdruckes einer raschen Verarmung des Oxidationsmittels unterliegt und Fotolackmasken sehr schnell auflöst. Hi¹UU kommt die Giftigkeit und Brennbarkeit des Lösungsmittels. Außerdem ist die Ätzrate stark vom Substratmaterial abhängig, was die Anwendung bei der chemischen Ätzung von beispielsweise Spiegelaustrittsflächen bei Halbleiterlasern unmöglich macht.

Folgende Ätzraten sind für das Br₂/CH₃OH (1,3Vol.-%)-System bei Raumtemperatur bekannt:

GaAs-4,87pm/min (Tarui J.; Kamiya Y„Marada, J.-J. electrochem. Soc. 118,1971,1, S. 118), GaP-0,46Mm/min (Samogyi, M.; Schiller, V. - Krist. Tech. 13,1978,3, S.393) und InP - 14,70μπι/ηιΐη (Adachi, S. -J. electrochem. Soc. 129,1982,4, S.883).

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Ätzmittel zur Erzeugung von Mesa- und Grabenstrukturen zu schaffen, das eine Vereinheitlichung der Herstellung optoelektronischer Halbleiterbauelemente, die auf unterschiedliche Halbleitermaterialien basieren, ermöglicht.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ätzmittel zur Erzeugung von Mesa- und Grabenstrukturen zu schaffen, das insbesondere gegen strukturierte Fotolackmasken inert ist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in wäßriger Lösung lodsäure oder Substanzen, die infolge einer Einstellung von Protolysegleichgewichten lodationen freisetzen und Mineralsäuren, vorzugsweise Salzsäure im Volumenverhältnis 1:1 bei einer Temperatur von 0°C bis 100⁰C, vorzugsweise 23,5⁰C, verwendet werden. Durch das Vermischen dieser Komponenten in einer Redoxreaktion mit nachgelagerten Additions- oder Komplexbildungsreaktionen werden lodchlorid oder lodtrichlorid als oxidierenden Bestandteil erzeugt.

Die lodsäure liegt in einer Konzentration von 0,001 Mol/l bis zur Sättigung vor. Es werden 12Mol/l Salzsäure verwendet. Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Ätzmittels werden sowohl Isolator- und Metallmasken als auch insbesondere Fotolackmasken nicht angegriffen.

Die Ätzraten von verschiedenen binären und ternären A3-B5-Halbleiteroberflächen mit der Ätzlösung sind relativ einheitlich, das sich im Abtrag für die Zusammensetzung 1 Volumentoil 22%iger HIO₃:1 Volumenteil HCI nach 3min bei 23,5⁰C ausdrückt:

GaAs	9,5Mm
Ga₀₁₆₂As_0-38P	10,0Mm
GaP	11,0 pm
InP	12,0 um

Dieses Charakteristikum ermöglicht die gleichmäßige Auflösung von Doppelheterostrukturen mit sich abwechselnden Schichten unterschiedlich zusammengesetzter Halbleiterzonen. Durch Variation der Konzentration der lodsäure und dem damit verbundenen unterschiedlichen Angebot an Oxidationsmittel lodciilorid oder lodtrichlorid ist eine einfache Einstellung verschiedener Abtragsraten möglich. Infolge der komplexen ICI-Stabilisierung weist das erfindungsgemäße Ätzmittel eine hohe Stabilität auf und garantiert konstante Ätzraten über einen langen Zeitraum.

Ausführungsbeispiele Die Erfindung soll nachstehend anhand von zwei Beispielen näher erläutert werden.

1. Zur Erzeugung von Mesastrukturen, beispielsweise rippenförmigen Erhebungen mit steilen Flanken auf GaP, wird unter Einsatz einer streifenförmig geöffneten Fotolackmaske eine Ätzlösung verwendet, die durch Vermischen von 1 Volumenteil HCI mit 1 Volumenteil 22%iger HIO₃ bereitgestellt wird. Es ergibt sich bei 2S°C eine normale Ätzgeschwindigkeit von2,5um/min, bei einer lateralen Ätzgeschwindigkeit von 0,7pm/min.

2. Zur Erzeugung einer V-förmigen Vertiefung in InP-Substrat wird eine Ätzlösung verwendet, die durch Vermischen von 1 Volumenteil 48%iger HIO₃ mit 1 Volumenteil HCI bereitet wird. Nach einer Ätzzeit von 2,5 min bei 23,5⁰C werden Ätzgräben erzeugt, deren Flanken 46° gegenüber der Substratoberfläche geneigt sind und die eine Tiefe von 9 pm aufweisen.

Claims

1. Ätzmittel zur Erzeugung von Mesa- und Grabenstrukturen mittels geeigneter Ätzschutzmasken, insbesondere Fotolackschichten für AS-Bö-Halbleiteroberflächen sowie ternäre und quaternäre Mischungen, gekennzeichnet dadurch, daß in wäßriger Lösung eine Mischung aus lodsäure oder Substanzen, die infolge einer Einstellung von Protolysegleichgewichten lodationen freisetzen, und aus Mineralsäuren eingesetzt wird.

2. Ätzmittel nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß 0,001 Mol/l bis zur Sättigung lodsäure und I2M0I/I Salzsäure im Volumenverhältnis 1:1 verwendet werden.

3. Ätzmittel nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Temperatur des Ätzmittel O⁰C bis 100⁰C beträgt.