HU213196B - Process for electrochemical solving semiconductive materials and process for measuring parameters of semiconductive materials dependent on depth as a function of depth by electrochemical solving of semiconductive materials - Google Patents
Process for electrochemical solving semiconductive materials and process for measuring parameters of semiconductive materials dependent on depth as a function of depth by electrochemical solving of semiconductive materials Download PDFInfo
- Publication number
- HU213196B HU213196B HU904176A HU417690A HU213196B HU 213196 B HU213196 B HU 213196B HU 904176 A HU904176 A HU 904176A HU 417690 A HU417690 A HU 417690A HU 213196 B HU213196 B HU 213196B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- semiconductor
- priority
- cycle
- semiconductor material
- july
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 87
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 68
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims description 40
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 title claims 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 131
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims abstract description 43
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 20
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 20
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 11
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 6
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 4
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 3
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 2
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M potassium hydroxide Inorganic materials [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 description 2
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QXNVGIXVLWOKEQ-UHFFFAOYSA-N Disodium Chemical class [Na][Na] QXNVGIXVLWOKEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 229960001484 edetic acid Drugs 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- -1 thyronium Chemical compound 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/3063—Electrolytic etching
- H01L21/30635—Electrolytic etching of AIIIBV compounds
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S204/00—Chemistry: electrical and wave energy
- Y10S204/09—Wave forms
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Weting (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
A találmány tárgya eljárás félvezető anyagok elektrokémiai oldására, valamint eljárás félvezető anyagok paramétereinek, például az adalékanyag-koncentrációnak mélység függvényében történő meghatározására a félvezető anyagok elektrokémiai oldásával, ahol a félvezető anyagának elektrokémiai oldását olyan ismert elektrokémiai cellában végezzük, amely ismert módon elrendezett és kialakított, a félvezető anyag és az elektrolit érintkeztetésével létrehozott elektródot, továbbá segéd- és referencia elektródokat tartalmaz.
Mint ismeretes, félvezető anyagok és elektrolit érintkeztetésével a fém/elektrolit elektrokémiai rendszerekhez sok tekintetben hasonló elektród alakítható ki. Alkalmasan megválasztott elektrolitban a félvezető/elektrolit elektródot anódosan polarizálva a félvezető anyag oldatba vihető. Míg az n-típusú félvezetők esetében az oldás sebességét a megvilágítás hatására keletkezett kisebbségi töltéshordozók mennyisége határozza meg, addig p-típusú félvezetők esetében megvilágítás nélkül is nagy oldódási sebesség érhető el. Maga az elektrokémiai oldás akár a potenciál, akár pedig az elektródon átfolyó áram, azaz töltésmennyiség szabályozásával meghatározott sebességen tartható.
Az oldás során folytonosan megújuló félvezető/elektrolit határfelület, megfelelő körülmények között, felhasználható a félvezető anyag mélységben változó paramétereinek, például az adalékanyag koncentrációnak vagy többrétegű félvezető szerkezetek esetében a rétegvastagságoknak a meghatározására. Ezekben az esetekben a mért elektromos mennyiség a félvezető határfelületnél kialakult Schottky-dióda kiürült tartományának a kapacitása, illetőleg konduktanciája.
A félvezetők adalékanyag-koncentrációja mélységbeli változásának a mérésével párhuzamosan történő anódos oldódásról T. Ambridge és Μ. M. Faktor írnak a
J. Appl. Electrochem. 1975. évi számának a 319. oldalán és a Current Topics in Matériái Science 6. kötetében 1980-ban.
Lényegében ugyanennek a mérési eljárásnak a leírása található meg az US 4 028 207 és az US 4 168 212 számú szabadalmi leírásokban. Az itt leírt eljárások során az oldást kálóméi referencia elektródhoz képest rögzített potenciálon végzik, és az áram a grafit segédelektród és a félvezető anyag mint munkaelektród között folyik. Az anódos oldási potenciál kiválasztása úgy történik, hogy az anódos áramot, illetve az ezzel arányos oldódási sebességet olyan nagyra választják, hogy a félvezető anyag adalékanyag-koncentrációjának méiységbeli változása belátható időn belül (néhány óra alatt) meghatározható legyen.
Ahhoz, hogy a félvezető/elektrolit átmenet Schottkyátmenetnek legyen tekinthető és a félvezető kiürült tartományának az adalékanyag-koncentrációval arányos elektromos paraméterei mérhetők legyenek, az oldás sebességét úgy kell megválasztani, hogy maga az oldódás a felület minden pontján egyenletes sebességgel menjen végbe, és a folyamat során a felületen semmiféle melléktermék ne keletkezzen.
A félvezető anódos oldódása során keletkező határfelület állapota erősen függ az elektrolit összetételétől. Az elektrolit megválasztásának optimális szempontjait G. E. Cabaniss ismertette az MRS 1989. évi Spring Meeting-jén. Elektrolitként a félvezető anyagától függően sósav, kálium- vagy nátrium-hidroxid, tiron, nátrium-fluorid és kénsav elegye, etilén-diamin-tetraecetsav dinátrium sójának lúgos oldata stb. használatosak.
Az ismert, a félvezető anyagok anódos oldására irányuló eljárások mindegyike a félvezető határfelület ideálistól való eltéréseit az elektrolit összetételének a megváltoztatásával próbálja csökkenteni. Azonban még az elektrolit leggondosabb megválasztása esetén sem reprodukálható sok esetben az anódos oldással előállított félvezető/elektrolit határfelület, ezzel egyidejűleg pedig eltérések mutatkoznak a Faraday-törvény alapján számolt (ezen alapul ugyanis az elektrokémiai oldás mélységbeli előrehaladásának a meghatározása) és a mért oldási mélységek között. Az eltérés oka, hogy az oldódás nem a feltételezett sztöchiometria szerint és/vagy mellékreakciók kíséretében játszódik le. Ezen mellékreakciók termékei a felületen megjelenve az anódos oldás folyamatát reprodukálhatatlanná tehetik.
A rétegszerkezetű félvezető anyagok rétegvastagságának a meghatározására az elektrolit/félvezető határfelület konduktanciájának, a félvezető anódos oldásával párhuzamosan történő mérésére használható eljárás van a a HU 199 020 lsz. szabadalmi leírásban ismertetve. Az itt leírt eljárás során a félvezető anyagot az anódos marással egyidejűleg periodikus villamos jellel gerjesztik, mérik a gerjesztőjelre adott válaszjelet, és a félvezető anyag admittanciájának a geijesztőjel frekvenciáján mért valós összetevőjéből határozzák meg a rétegek átmeneteit.
Egy további ismert eljárás van az US 4 369 099 számú szabadalmi leírásban ismertetve. Az itt leírt eljárás ptípusú félvezető anyagok fotokémiai maratására szolgál úgy, hogy a félvezető megvilágításakor először egy időben változó potenciált kapcsolnak a félvezető és egy munkaelektród közé úgy, hogy először redukálják a félvezető anyagot, majd a redukált anyagok eltávolítják. Ezt követi az oxidáció és a Π. és ΠΙ. csoportba tartozó elemek oldása vagy eltávolítása. Ez az eljárás elsődlegesen p-típusú GaAs félvezetők esetében használható. Az alkalmazott impulzusidő mikrosec-tól msec-ig változhat, az előnyös tartomány azonban 1-100 msec.
A GaAs/GaAlAs rétegszerkezetű félvezető anyagok esetében a marás, azaz elektrokémiai oldás során a GaAlAs réteg elérésével a félvezető anyag felületén barnás réteg keletkezik. Ennek a barnás szennyezőrétegnek az analízise során megállapítást nyert, hogy ez a szennyeződés elemi arzén. A felület szemmel is látható barnás színű elváltozása egyrészt pontatlanná és reprodukálhatatlanná teheti az adalékanyag koncentrációjának a mérését, másrészt problémát okozhat a marási mélység kiszámításában. A marási mélység kiszámítása a maró áram és a marási idő által meghatározott töltésmennyiség alapján (a Faraday-törvény segítségével) elvileg csak akkor lehetséges, ha az átfolyó elektromos áram hatására kizárólag a félvezető anyag elektrokémiai oldódása történik.
HU 213 196 Β
A találmány célja olyan elektrokémiai oldási eljárás kidolgozása, amelynek alkalmazásával mind n-típusú, mind p-típusú félvezető anyagok, így a GaAs/GaAlAs rétegszerkezetű félvezető anyagok marása, azaz elektrokémiai oldása a fenti hiányosságok és problémák nélkül valósítható meg úgy, hogy jól definiált, a félvezető mélységben változó paramétereinek, például az adalékanyag koncentrációnak megbízható mérésére alkalmas félvezető/elektrolit határfelületet hozunk létre az áthaladt töltésekkel jól meghatározott mélységben.
Felismertük ugyanis, hogy a félvezető anyag felületén keletkező barnás arzén réteg egy jól meghatározott katódos, azaz negatív potenciáltartományban a felületről eltüntethető, oldatba vihető. A félvezető anyag tényleges oldása pedig ismert módon egy másik, anódos, pozitív potenciáltartományban megy végbe. Az ismert eljárások az oldást kizárólag az anódos potenciáltartományban végzik, jóllehet az adalékanyag-koncentráció mérése bizonyos p-típusú félvezető anyagok esetében katódos potenciálon, tehát az általunk „a barnaságot eltüntető” potenciálon történik.
Kísérleteinek során megállapítottuk azt, hogy a „bamaság-eltüntető” eljárásunk hatékonysága függ attól, hogy a katódos ciklus mennyi ideig tart, és mekkora árammal végezzük, azaz függ az áthaladt töltésmennyiségtől, továbbá függ attól, hogy ezen lépés előtt a félvezető anyag maratását, azaz anódos oldását mennyi ideig és mekkora árammal végeztük. Kísérleteink során eljutottunk oda, hogy képesek vagyunk arra, hogy egy megbámult felületről a barnaságot teljesen eltüntessük, és arra, hogy a folyamatos marás és koncentrációmérés közben már a barnaság megjelenését, esetenként teljes mértékben, megakadályozzuk. Tapasztalataink szerint, ha rétegszerkezetű félvezető anyagon előre meghatározott áramot folyatunk és a félvezető anyagra váltakozva anódos és katódos potenciálokat kapcsolunk, az anódos és katódos ciklusok ideje és az átfolyó áram értéke optimalizálható. Itt jegyezzük meg, hogy a találmány szerinti eljárás során, mivel mind p-típusú, mind n-típusú félvezető anyagok esetében alkalmazható, a p-típusú félvezető anyagokat a katódos ciklus idejére ismert módon meg kell világítani, míg n-típusú félvezető anyagok esetében a katódos ciklus megvilágítás nélkül és megvilágítással együtt is elvégezhető.
A találmány tehát eljárás félvezető anyagok elektrokémiai oldására olyan ismert elektrokémiai cellában, amely a félvezető anyag és a félvezető anyag elektrokémiai oldására alkalmas elektrolit érintkeztetésével létrehozott elektródot, továbbá segéd elektródot és referencia elektródot tartalmaz, és a félvezető/elektrolit elektródon anódos egyenáramot hajtunk keresztül.
Ezen eljárás lényege, hogy félvezető/elektrolit elektródon az anódos egyenáramot katódos egyenárammal váltakozva, anódos-katódos ciklusokban vezetjük úgy, hogy az elektrokémiai oldás mélységét az anódos ciklusban áthaladó töltésmennyiség változtatásával állítjuk be.
A találmány tárgya továbbá eljárás félvezető anyagok mélységben változó paramétereinek a mélység függvényében történő meghatározására a félvezető anyagok elektrokémiai oldásával olyan elektrokémiai cellában, amely a félvezető anyag és a félvezető anyag elektrokémiai oldására alkalmas elektrolit érintkeztetésével létrehozott elektródot, továbbá segéd elektródot és referencia elektródot tartalmaz, és a félvezető/elektrolit elektródon anódos egyenáramot hajtunk keresztül, amelyből ismert módon határozzuk meg a félvezető anyag mélység függvényében változó paramétereit.
Ezen eljárás lényege abban van, hogy félvezetőt úgy oldjuk, hogy a félvezető/elektrolit elektródon anódos egyenárammal váltakozva egy katódos egyenáramot vezetünk anódos-katódos ciklusokban úgy, hogy az elektrokémiai oldás mélységét az anódos ciklusban áthaladó töltésmennyiség változtatásával állítjuk be.
Mindkét eljárásnál előnyös, ha az anódos-katódos cikluson belül átáramló anódos töltésmennyiség és a katódos cikluson belül áramló töltésmennyiség arányát egynél nagyobbra választjuk, még előnyösebb, ha ezt az arányt 5:1 és 500:1 között választjuk meg.
Előnyös továbbá, ha a félvezető anyag és a félvezető anyag elektrokémiai oldására alkalmas elektrolit érintkeztetésével létrehozott elektród határfelületét legalább p-típusú félvezető anyagoknál a katódos ciklus idejére ismert módos megvilágítjuk.
Félvezetőként vegyülettípusú félvezető anyagokat, GaAs és GaAlAs típusú félvezető anyagokat vagy GaAs/GaAlAs rétegszerkezetű félvezető anyagokat vagy akár szilíciumot használhatunk.
Előnyös lehet, ha az anódos, illetőleg a katódos cikluson belül az áramot állandó értéken tartjuk.
A félvezető anyag mérendő paramétere lehet például az adalékanyag-koncentráció vagy a rétegek vastagsága rétegszerkezetű félvezető esetében, de az eljárás alkalmas minden olyan mélységben változó paraméter meghatározására is, amely ismert módon arányos elektromos mennyiségekkel.
A találmány szerinti eljárás ismert, a félvezető anyagok oldására alkalmas elektrokémiai cellában valósítható meg. Tipikusnak tekinthető cella elrendezések az US 4 168 212, US 4 028 207 és a HU 199 020 sz. leírásokban találhatók.
Ahogyan erre már utaltunk, a katódos ciklus kellő sebességének biztosítása p-típusú félvezető anyagnál szükségessé teszi a félvezető anyag megvilágítását, míg n-típusú félvezető anyagok esetében a katódos ciklus kellő sebessége a félvezető anyag megvilágítása nélkül is elérhető. A félvezető elektrolittal érintkező felületének állapotára (simaság, hibahelyektől való mentesség stb.) azonban kedvező hatással lehet, ha n-típusú félvezető anyag esetében is, a katódos ciklus idejére megvilágítást alkalmazunk.
A találmány szerinti eljárás hatékonyságát az anódos és katódos ciklusok során áthaladt töltésmennyiségek aránya határozza meg. A legkedvezőbb anódos/katódos töltésarány függ a félvezető anyag összetételétől, de kimondható, hogy az anódos és katódos töltésmennyiségek aránya, 1:1-nél nagyobb, de általában 5:1 és 500:1 között legyen. A legkedvezőbb töltésarány
HU 213 196 Β kiválasztása egy adott félvezető anyag esetében megköveteli, hogy a felhasználónak alapos jártassága legyen ezen a területen.
Eddigi tapasztalataink szerint GaAs félvezető esetében, a hagyományos eljárással az elektrokémiai maratás és ezzel párhuzamosan az adalékanyag-koncentráció mérése minden nehézség nélkül elvégezhető, és a „bamaság-eltüntető” eljárásunk sem a marás egyenletességét, sem pedig a koncentrációmérés pontosságát nem rontotta.
A marási mélység kizárólag az anódos ciklus során áthaladó töltésmennyiség alapján számítható ki, mivel a katódos részfolyamatban csupán a felületi szennyeződések eltüntetése (oldatba vitele) történik.
A találmányt a továbbiakban kiviteli példák kapcsán, a rajz alapján ismertetjük részletesebben. Az
1. ábrán p-GaAs/p-GaALAs rétegszerkezetű félvezető adalékanyag-koncentrációja, a
2. ábrán n-GaAlAs/n-GaAs rétegszerkezetű félvezető adalékanyag-koncentrációja, a
3. ábrán a marási kráter topográfiája, a
4. ábrán p-Si félvezető anyag adalékanyag-koncentrációja látható.
1. példa
Az 1. ábra a hagyományos, kizárólagos anódos oldási eljárással („a” görbe) és a találmány szerinti elektrokémiai oldási eljárással („b” görbe) meghatározott adalékanyag-koncentráció mélységbeli változását mutatja be p-GaAs/p-GaAlAs rétegszerkezetű félvezető esetében.
A p-GaAs/p-GaAlAs rétegszerkezetű félvezető adalékanyag-koncentrációjának mélységbeli változását a Hu 199 020 számú szabadalomban leírt cella-elrendezést használva határoztuk meg. A hagyományos, ismert eljárás az Ambridge és Faktor..-féle eljárás volt. Elektrolitként etilén-diamin-tetraecetsav dinátrium sójának 0,1 mól dm-3 és nátrium-hidroxid 0,4 mól dm-3 koncentrációjú elegyét használtuk. Az
1. ábra „a” görbéje mutatja a hagyományos eljárással mért értékeket, ahol az oldás kizárólag anódos egyenárammal történt. A „b” görbe a találmány szerinti eljárással mért értékeket mutatja, ahol az egyenáramokat anódos és katódos ciklusokban felváltva alkalmaztuk. Az elektrokémiai oldás sebességének beállítása mind az anódos, mind a katódos ciklusban az elektródon átfolyó áram szabályozásával történt úgy, hogy egy-egy cikluson belül az áram állandó volt. Az anódos és katódos folyamatok idejét, illetve az anódos és katódos áramok nagyságát úgy választottuk meg, hogy egy teljes cikluson belül, amely egy anódos ciklusból és egy katódos ciklusból áll, az anódos és katódos ciklusok során áthaladt töltésmennyiségek aránya rendre 50:1 volt. A katódos folyamat idejére a félvezető anyagot egy 150 W teljesítményű halogén fényforrás segítségével, szűrőn keresztül, 600 nm hullámhossznál rövidebb hullámhosszú fénnyel világítottuk meg.
Az elektrokémiai oldás előrehaladását független kísérletben ellenőrizve megállapítható volt, hogy a találmány szerinti eljárásnál az elektrokémiai oldás jobban megfelel a Faraday-törvény alapján számolt mélységnek, mint a hagyományos eljárás esetében.
2. példa
Rétegszerkezetű n-GaAlAs/n-GaAs félvezető anyag adalékanyag-koncentrációjának mélységbeli változását határoztuk meg az 1. példában leírtakkal azonos elrendezésben és elektrolitban. Az adalékanyag koncentrációjának mélységbeli változását a 2. ábra mutatja. Míg a hagyományos eljárással az oldás kizárólag anódos egyenárammal történt („a” görbe), addig a találmány szerinti eljárással az anódos és katódos áramokat felváltva alkalmaztuk („b” görbe). Az elektrokémiai oldás sebességének beállítása mind az anódos, mind a katódos ciklusban az elektródon átfolyó áram szabályozásával történt úgy, hogy egy-egy cikluson belül az áram állandó volt. Az anódos és katódos folyamatok idejét, illetve az anódos és katódos áramok nagyságát úgy választottuk meg, hogy egy teljes cikluson belül az anódos és katódos ciklusok idejének aránya 30:24 (anódos ciklus: 30 sec, katódos ciklus: 24 sec), illetve az anódos és katódos ciklusok során áthaladt töltésmennyiségek aránya rendre 5:1 volt. Mind az anódos, mind a katódos folyamat idejére a félvezető anyagot az 1. példában leírtakkal azonos módon világítottuk meg. A koncentrációprofil meghatározását követően mind a két esetben meghatároztuk az elektrokémiai oldás során kialakult marási kráter topográfiáját, melyet a 3. ábrán mutatunk be. A találmány szerinti eljárás a félvezető anyag egyenletes homogén oldását teszi lehetővé, így az elektrokémiai oldás során kialakult marási kráter nagyon sima („b” görbe), ezzel szemben a GaAlAs tartalmú félvezető anyag hagyományos eljárással végzett oldása során keletkezett marási kráter nagymértékben egyenetlen („a” görbe).
A hagyományos oldási eljárás során a GaAlAs réteg elérésével a felület barnás elszíneződése figyelhető meg. Az elszíneződött felszínen elvégzett Auger, illetve SIMS spektroszkópiás analízis elemi arzén jelenlétét mutatta ki. A marási felület ilyenfajta elszíneződése a találmány szerinti eljárással, vagyis anódos és katódos egyenáramok felváltva történő alkalmazásával megakadályozható.
3. példa
Meghatároztuk adalékolt p-Si félvezető adalékanyag-koncentrációjának mélységbeli változását, az 1. példában leírtakkal azonos elrendezésben, elektrolitként nátrium-szulfát 0,25 mól dm-3 és nátrium-fluorid 0,08 mól dm-3 koncentrációjú oldatát (pH = 4) használva. A szilícium anódos oldását állandó (telített kálóméi referencia elektródhoz viszonyítva) 3,5 V potenciálon végeztük. Az anódos és katódos ciklusok idejét, illetve a katódos áram nagyságát (~ 2 μΑ) úgy választottuk meg, hogy egy teljes cikluson belül az anódos és katódos ciklusok idejének aránya 90:20 (anódos ciklus: 90 sec, katódos ciklus: 20 sec), illetve az anódos ciklusok és katódos ciklusok során áthaladt töltésmennyiségek aránya rendre 100:1 volt. A katódos ciklus idejére a
HU 213 196 Β félvezető anyagot az 1. példában leírtakkal azonos módon világítottuk meg. A szilícium adalékanyag-koncentrációjának mélységbeli változását SIMS analízissel („a” görbe) a találmány szerinti eljárással meghatározva („b” görbe) a 4. ábra mutatja be. A találmány szerinti eljárás szilícium tartalmú félvezető anyagokra való alkalmazhatóságát jól bizonyítja a direkt mérési eljárással (SIMS) és a találmány szerinti eljárással nyert koncentráció-profilok egyezése.
Az ismertetett példák a találmány szerinti eljárás tapasztalataink szerint legkedvezőbbnek bizonyult foganatosítási módjai, azonban az e területen járatos szakember számára nyilvánvaló, hogy a találmány szerinti eljárásnak számos, az alapgondolatot megvalósító egyéb módja is lehetséges.
Claims (23)
- SZABADALMI IGÉNYPONTOK1. Eljárás félvezető anyagok elektrokémiai oldására olyan ismert elektrokémiai cellában, amely a félvezető anyag és a félvezető anyag elektrokémiai oldására alkalmas elektrolit érintkeztetésével létrehozott elektródot, valamint segéd elektródot és referencia elektródot tartalmaz, és a félvezető/elektrolit elektródon anódos egyenáramot hajtunk keresztül, azzal jellemezve, hogy a félvezető/elektrolit elektródon az anódos egyenáramot egy katódos egyenárammal váltakozva, anódos-katódos ciklusokban vezetjük úgy, hogy az elektrokémiai oldás mélységét az anódos ciklusban áthaladó töltésmennyiség változtatásával állítjuk be. (Elsőbbsége: 1990.07. 12.)
- 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy egy anódos ciklusból és katódos ciklusból álló teljes cikluson belül az anódos cikluson belül átáramló töltésmennyiség és a katódos cikluson belül átáramló töltésmennyiség arányát egynél nagyobbra választjuk. (Elsőbbsége: 1990. 07. 12.)
- 3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az anódos cikluson belül átáramló töltésmennyiség és a katódos cikluson belül átáramló töltésmennyiség arányát 5:1 és 500:1 között választjuk meg. (Elsőbbsége: 1990. 07. 12.)
- 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a félvezető anyag és a félvezető anyag elektrokémiai oldására alkalmas elektrolit érintkeztetésével létrehozott elektród határfelületét legalább p-típusú félvezető anyagok esetében a katódos ciklus idejére megvilágítjuk. (Elsőbbsége: 1990. 07. 12.)
- 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a félvezető anyagként vegyülettípusú félvezetőt alkalmazunk. (Elsőbbsége: 1990. 07. 12.)
- 6. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a félvezető anyagként GaAs és GaAlAs típusú félvezetőket alkalmazunk. (Elsőbbsége: 1990. 07. 12.)
- 7. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy félvezetőként GaAs/GaAlAs rétegszerkezetű félvezetőt használunk. (Elsőbbsége: 1990. 07. 12.)
- 8. Az 1—4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy félvezetőként szilíciumot használunk. (Elsőbbsége: 1991. 07. 11.)
- 9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy egy-egy anódos, illetőleg katódos cikluson belül az áramot állandó értéken tartjuk. (Elsőbbsége: 1991.07. 11.)
- 10. Eljárás a félvezető anyagok mélységben változó paramétereinek a mélység függvényében történő meghatározására a félvezető anyagok elektrokémiai oldásával olyan ismert elektrokémiai cellában, amely a félvezető anyag és a félvezető anyag elektrokémiai oldására alkalmas elektrolit érintkeztetésével létrehozott elektródot, továbbá segéd elektródot és .referencia elektródot tartalmaz, és a félvezető/elektrolit elektródon anódos egyenáramot hajtunk keresztül, amelyből ismert módon határozzuk meg a félvezető anyag mélység függvényében változó paramétereit, azzal jellemezve, hogy a félvezető anyagot úgy oldjuk, hogy a félvezető/elektrolit elektródon az anódos egyenáramot egy katódos egyenárammal váltakozva, anódos-katódos ciklusokban vezetjük úgy, hogy az elektrokémiai oldás mélységét az anódos ciklusban áthaladó töltésmennyiség változtatásával állítjuk be. (Elsőbbsége: 1991.07.11.)
- 11. A 10. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy egy anódos ciklusból és katódos ciklusból álló teljes cikluson belül az anódos cikluson belül átáramló töltésmennyiség és a katódos cikluson belül átáramló töltésmennyiség arányát egynél nagyobbra választjuk. (Elsőbbsége: 1991.07. 11.)
- 12. A 11. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az anódos cikluson belül átáramló töltésmennyiség és a katódos cikluson belül átáramló töltésmennyiség arányát 5:1 és 500:1 között választjuk meg. (Elsőbbsége: 1991.07. 11.)
- 13. A 10-12. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a félvezető anyag és a félvezető anyag elektrokémiai oldására alkalmas elektrolit érintkeztetésével létrehozott elektród határfelületét legalább p-típusú félvezetők esetében a katódos ciklus idejére megvilágítjuk. (Elsőbbsége: 1991. 07. 11.)
- 14. A 10-13. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy félvezető anyagként vegyülettípusú félvezetőt alkalmazunk. (Elsőbbsége: 1991.07. 11.)
- 15. A 10-13. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a félvezető anyagként GaAs és GaAlAs típusú félvezetőt alkalmazunk. (Elsőbbsége: 1991.07. 11.)
- 16. A 10-13. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy félvezető anyagként GaAs/GaAlAs rétegszerkezetű félvezetőt használunk. (Elsőbbsége: 1991.07. 11.)
- 17. A 10-13. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy félvezető anyagként szilíciumot használunk. (Elsőbbsége: 1991.07. 11.)
- 18. A 10-17. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy egy-egy anódos, illetőlegHU 213 196 Β katódos cikluson belül az áramot állandó értéken tartjuk. (Elsőbbsége: 1991.07. 11.)
- 19. A 10-18. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy változó paraméterként a félvezetőnek az adalékanyag-koncentrációját mérjük. (Elsőbbsége: 1991.07. 11.)
- 20. A 10-18. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy változó paraméterként a félvezető/elektrolit határfelületnél mérjük a kiürült tartomány kapacitását. (Elsőbbsége: 1991. 07. 11.) 10
- 21. A 16. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy változó paraméterként rétegszerkezetű félvezetőknél mérjük a rétegvastagságot. (Elsőbbsége: 1991.07. 11.)
- 22. A 10-18. igénypontok bármelyike szerinti eljá5 rás, azzal jellemezve, hogy változó paraméterként mérjük a félvezető konduktanciáját. (Elsőbbsége: 1991.07. 11.)
- 23. A 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy változó paraméterként vegyülettípusú félvezetőknél annak összetételét mérjük. (Elsőbbsége: 1991.07. 11.)
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
HU904176A HU213196B (en) | 1990-07-12 | 1990-07-12 | Process for electrochemical solving semiconductive materials and process for measuring parameters of semiconductive materials dependent on depth as a function of depth by electrochemical solving of semiconductive materials |
CA002087192A CA2087192A1 (en) | 1990-07-12 | 1991-07-11 | Process for electrochemical dissolution of semiconductors |
PCT/HU1991/000034 WO1992001311A1 (en) | 1990-07-12 | 1991-07-11 | Process for electrochemical dissolution of semiconductors |
JP3512037A JPH06502513A (ja) | 1990-07-12 | 1991-07-11 | 半導体の電気化学的溶解法 |
US07/728,609 US5202018A (en) | 1990-07-12 | 1991-07-11 | Process for electrochemical dissolution of semiconductors |
EP91912816A EP0538334A1 (en) | 1990-07-12 | 1991-07-11 | Process for electrochemical dissolution of semiconductors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
HU904176A HU213196B (en) | 1990-07-12 | 1990-07-12 | Process for electrochemical solving semiconductive materials and process for measuring parameters of semiconductive materials dependent on depth as a function of depth by electrochemical solving of semiconductive materials |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
HU904176D0 HU904176D0 (en) | 1990-12-28 |
HUT58833A HUT58833A (en) | 1992-03-30 |
HU213196B true HU213196B (en) | 1997-03-28 |
Family
ID=10967212
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
HU904176A HU213196B (en) | 1990-07-12 | 1990-07-12 | Process for electrochemical solving semiconductive materials and process for measuring parameters of semiconductive materials dependent on depth as a function of depth by electrochemical solving of semiconductive materials |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5202018A (hu) |
EP (1) | EP0538334A1 (hu) |
JP (1) | JPH06502513A (hu) |
CA (1) | CA2087192A1 (hu) |
HU (1) | HU213196B (hu) |
WO (1) | WO1992001311A1 (hu) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2684801B1 (fr) * | 1991-12-06 | 1997-01-24 | Picogiga Sa | Procede de realisation de composants semiconducteurs, notamment sur gaas ou inp, avec recuperation du substrat par voie chimique. |
FR2690278A1 (fr) * | 1992-04-15 | 1993-10-22 | Picogiga Sa | Composant photovoltaïque multispectral à empilement de cellules, et procédé de réalisation. |
US5486280A (en) * | 1994-10-20 | 1996-01-23 | Martin Marietta Energy Systems, Inc. | Process for applying control variables having fractal structures |
US5767693A (en) * | 1996-09-04 | 1998-06-16 | Smithley Instruments, Inc. | Method and apparatus for measurement of mobile charges with a corona screen gun |
US6060709A (en) * | 1997-12-31 | 2000-05-09 | Verkuil; Roger L. | Apparatus and method for depositing uniform charge on a thin oxide semiconductor wafer |
US6882045B2 (en) * | 1999-10-28 | 2005-04-19 | Thomas J. Massingill | Multi-chip module and method for forming and method for deplating defective capacitors |
US6773429B2 (en) | 2000-10-11 | 2004-08-10 | Microchips, Inc. | Microchip reservoir devices and facilitated corrosion of electrodes |
WO2002099457A1 (en) | 2001-05-31 | 2002-12-12 | Massachusetts Inst Technology | Microchip devices with improved reservoir opening |
US7537590B2 (en) * | 2004-07-30 | 2009-05-26 | Microchips, Inc. | Multi-reservoir device for transdermal drug delivery and sensing |
CN100488635C (zh) * | 2004-09-01 | 2009-05-20 | 微芯片公司 | 用于控制释放或者暴露储库内容物的多盖储库装置 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4168212A (en) * | 1974-05-16 | 1979-09-18 | The Post Office | Determining semiconductor characteristic |
US4028207A (en) * | 1975-05-16 | 1977-06-07 | The Post Office | Measuring arrangements |
US4154663A (en) * | 1978-02-17 | 1979-05-15 | Texas Instruments Incorporated | Method of providing thinned layer of epitaxial semiconductor material having substantially uniform reverse breakdown voltage characteristic |
US4369099A (en) * | 1981-01-08 | 1983-01-18 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Photoelectrochemical etching of semiconductors |
US4627900A (en) * | 1982-08-27 | 1986-12-09 | Amax Inc. | Electrochemical dissolution and control of nickel sulfide scale |
HU199020B (en) * | 1987-05-04 | 1989-12-28 | Magyar Tudomanyos Akademia | Method and apparatus for measuring the layer thickness of semiconductor layer structures |
SU1546514A1 (ru) * | 1987-07-10 | 1990-02-28 | Институт Органического Синтеза И Углехимии Ан Казсср | Способ получени сульфата двухвалентного свинца |
SU1475993A1 (ru) * | 1987-09-10 | 1989-04-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Химических Реактивов И Особо Чистых Химических Веществ | Устройство дл электрохимического растворени металлов |
-
1990
- 1990-07-12 HU HU904176A patent/HU213196B/hu not_active IP Right Cessation
-
1991
- 1991-07-11 WO PCT/HU1991/000034 patent/WO1992001311A1/en not_active Application Discontinuation
- 1991-07-11 US US07/728,609 patent/US5202018A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-07-11 CA CA002087192A patent/CA2087192A1/en not_active Abandoned
- 1991-07-11 JP JP3512037A patent/JPH06502513A/ja active Pending
- 1991-07-11 EP EP91912816A patent/EP0538334A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5202018A (en) | 1993-04-13 |
WO1992001311A1 (en) | 1992-01-23 |
EP0538334A1 (en) | 1993-04-28 |
HUT58833A (en) | 1992-03-30 |
HU904176D0 (en) | 1990-12-28 |
JPH06502513A (ja) | 1994-03-17 |
CA2087192A1 (en) | 1992-01-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4369099A (en) | Photoelectrochemical etching of semiconductors | |
HU213196B (en) | Process for electrochemical solving semiconductive materials and process for measuring parameters of semiconductive materials dependent on depth as a function of depth by electrochemical solving of semiconductive materials | |
Laflere et al. | On the differential capacitance of the n-and p-type gallium arsenide electrode | |
HU199020B (en) | Method and apparatus for measuring the layer thickness of semiconductor layer structures | |
Hasegawa et al. | Electrochemical processes for formation, processing and gate control of III–V semiconductor nanostructures | |
Innocenti et al. | Electrochemical behavior of As on silver single crystals and experimental conditions for InAs growth by ECALE | |
Peiner et al. | Anodic Dissolution during Electrochemical Carrier‐Concentration Profiling of Silicon | |
Zadronecki et al. | Study of growth and the electrochemical behavior of Prussian Blue films using electrochemical quartz crystal microbalance | |
Wang et al. | Electrochemical capacitance‐voltage profiling of n‐type ZnSe | |
Daasbjerg et al. | Electrochemical measurements of rate constants for the electron transfer reaction to sterically hindered alkyl halides | |
JPH0273634A (ja) | 半導体基板のエッチング方法 | |
US2935454A (en) | Method of the electrodeposition of titanium metal | |
Wolff et al. | Electrochemical Etching and CV‐Profiling of GaN | |
Fujii et al. | Photoelectrochemical properties of nonpolar and semipolar GaN | |
CA1227157A (en) | Coloring process for anodized aluminum products | |
US3788956A (en) | Electrolytic coloring of anodized aluminum | |
Faur et al. | Electrolyte for electrochemical CV profiling of InP-and GaAs-based structures | |
Vertes et al. | Oxidation on the nickel hydroxide electrode | |
Abdelaal et al. | Galvanostatic polarizations of some Sn-Cd alloys in some carboxylic acids | |
Nemcsics et al. | Photo-electrochemical development of dislocations in n-GaAs | |
Aros et al. | The role of cathode macromorphology in zinc electrowinning current efficiency | |
RU2008661C1 (ru) | Способ контроля качества обработки поверхности полупроводниковых пластин | |
Kupila et al. | Mobility of alkali cations in polypyrrole-dodecyl sulfate | |
Tang et al. | Electrical characterisation of zinc oxide thin films by electrochemical capacitance–voltage profiling | |
Youtsey | Photoelectrochemical wet etching of gallium nitride |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HMM4 | Cancellation of final prot. due to non-payment of fee |