RU2006981C1

RU2006981C1 - Polishing etching agent for treatment of crystals of diphthoride of barium

Info

Publication number: RU2006981C1
Authority: RU
Inventors: Л.Ф. Васильева; С.Г. Виничук; Л.Л. Свешникова
Original assignee: Институт физики полупроводников СО РАН
Priority date: 1992-03-19
Filing date: 1992-03-19
Publication date: 1994-01-30

Abstract

FIELD: microelectronics. SUBSTANCE: polishing etching agent for treatment of crystals of diphthoride of barium contains hydrobromide acid 10-50 volume per cent and glycerine 50-90 volume per cent. EFFECT: improved quality of crystals.

Description

Изобретение относится к твердотельной электронике и может быть использовано для предэпитаксиальной обработки подложек из дифторида бария BaF₂ при изготовлении фотоприемных устройств.The invention relates to solid-state electronics and can be used for pre-epitaxial processing of substrates from barium difluoride BaF ₂ in the manufacture of photodetectors.

Для травления кристаллов BaF₂ были предложены травители, содержащие одну из кислот: соляную, плавиковую, бромистоводородную, азотную и воду в соотношении 1: 3. Травление проводят при температуре 50-100^оС в перемешиваемом растворе. Кристаллы после травления промывают дистиллированной водой. Скорость травления BaF₂ при температуре 60^оС изменялась от 45 мкм/мин в HCl-травителе до 13 мкм/мин в HBr-травителе. Предложенные травители обладают высокой скоростью травления и их используют для резки кристаллов толщиной 200-1000 мкм. Для этого методами фотолитографии с помощью позитивного фоторезистора формируют узкий канал для резки. Затем образец помещают в перемешиваемый раствор при определенной температуре. Прототипом предлагаемого технического решения является травитель, состоящий из одного объема бромистоводородной кислоты и трех объемов воды.For etching BaF ₂ crystals have been proposed etchants containing one of the acids: hydrochloric, hydrofluoric, hydrobromic, nitric and water in a ratio of 1: 3. The etching is carried out at a temperature of 50-100 ^{° C} in a stirred solution. After etching, the crystals are washed with distilled water. The etching rate BaF ₂ at ⁶⁰ ° C was varied from 45 m / min HCl-etchant to 13 microns / min HBr-etchant. The proposed etching agents have a high etching rate and are used for cutting crystals with a thickness of 200-1000 microns. To do this, a narrow channel for cutting is formed using photolithography methods using a positive photoresistor. Then the sample is placed in a stirred solution at a certain temperature. The prototype of the proposed technical solution is an etchant consisting of one volume of hydrobromic acid and three volumes of water.

После травления поверхность BaF₂ покрывается ямками травления, что препятствует использованию травителя для предэпитаксиальной обработки подложек. Другим недостатком травителя является высокая скорость травления, что усложняет контроль и управление процессом.After etching, the surface of BaF _{2 is} covered with etching pits, which prevents the use of an etchant for pre-epitaxial processing of substrates. Another disadvantage of the etchant is the high etching rate, which complicates the control and management of the process.

Целью изобретения является получение совершенных, без нарушенного слоя, зеркально гладких поверхностей кристаллов BaF₂.The aim of the invention is to obtain perfect, without a broken layer, mirror-smooth surfaces of BaF ₂ crystals.

Цель достигается тем, что полирующий травитель для кристаллов дифторида бария, содержащий бромистоводородную кислоту, дополнительно содержит глицерин при следующем количественном соотношении компонентов, об. % :
Бромистоводородная кислота 10-50 Глицерин 50-90
Использование в полирующем травителе указанных выше компонентов с их определенным количественным подбором позволяет получить совершенные, без нарушенного слоя зеркально гладкие кристаллы BaF₂.The goal is achieved by the fact that a polishing etchant for barium difluoride crystals containing hydrobromic acid additionally contains glycerin in the following quantitative ratio of components, vol. %:
Hydrobromic acid 10-50 Glycerin 50-90
The use of the above components with a certain quantitative selection in a polishing etchant allows one to obtain perfect mirror-free BaF ₂ crystals without a broken layer.

Диапазон концентраций компонентов определяется следующими обстоятельствами. The range of concentrations of the components is determined by the following circumstances.

1. При концентрации HBr < 10 об. % , глицерина > 90% скорость полировки становится очень маленькой, и поэтому дальнейшее изменение концентрации нецелесообразно. 1. At a concentration of HBr <10 vol. %, glycerol> 90%, the polishing rate becomes very small, and therefore a further change in concentration is impractical.

2. При концентрации HBr > 50 об. % , глицерина < 50% скорость полировки возрастает и качество поверхности ухудшается, на поверхности появляются ямки травления. 2. At a concentration of HBr> 50 vol. %, glycerol <50%, the polishing speed increases and the surface quality deteriorates, etching pits appear on the surface.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами. The invention is illustrated by the following examples.

Раствор для травления готовят из концентрированной бромистоводородной кислоты (46 мас. % ) и глицерина, смешиваемых в определенных соотношениях. Используют пластины BaF₂ (III)-ориентации после химико-механической полировки. Травление проводят в кварцевом стакане. Образец закрепляют в держатель, погружают в травитель, перемешиваемый магнитной мешалкой. Скорость перемешивания 200-500 об/мин. При предэпитаксиальной обработке BaF₂ с пластины должен быть удален слой толщиной 1-2 мкм.The etching solution is prepared from concentrated hydrobromic acid (46 wt.%) And glycerol, mixed in certain proportions. Use BaF ₂ (III) -orientation plates after chemical-mechanical polishing. Etching is carried out in a quartz glass. The sample is fixed in a holder, immersed in an etchant mixed with a magnetic stirrer. Mixing speed 200-500 rpm During pre-epitaxial processing of BaF _{2, a} layer with a thickness of 1-2 μm should be removed from the plate.

После травления образцы промывают деионизированной водой и сушат. Скорость растворения определяют по изменению веса образца за время эксперимента. Образцы взвешивают на аналитических весах ВЛР-20 с точностью 2˙10^-5 г.After etching, the samples are washed with deionized water and dried. The dissolution rate is determined by the change in the weight of the sample during the experiment. Samples are weighed on an analytical balance VLR-20 with an accuracy of 2˙10 ^-5 g.

Контроль за состоянием поверхности осуществляют с помощью оптического микроскопа МИМ-7 и контактного профилометра МЕ-10. Monitoring the state of the surface is carried out using an optical microscope MIM-7 and a contact profilometer ME-10.

Испытанные составы травителей и определенные скорости травления приведены в таблице. The tested etchant compositions and specific etching rates are shown in the table.

Поверхность кристаллов после травления остается зеркально гладкой, свободной от ямок травления. Высота микронеровностей после травления предлагаемым травителем составляла менее 300

. Электронограммы поверхности после травления свидетельствуют об удалении нарушенного слоя. По данным ЭСХА (электронная микроскопия для химического анализа) из примесей на поверхности содержится только кислород и углерод, которые присутствуют практически на любой поверхности, находящейся на воздухе. На поверхности, после ХМП, кроме кислорода и углерода присутствуют еще сера и хлор, т. е. поверхность после травления предлагаемым травлением химически более чистая.The surface of the crystals after etching remains mirror smooth, free from etching pits. The height of the microroughness after etching by the proposed etchant was less than 300

. Electron diffraction patterns of the surface after etching indicate the removal of the damaged layer. According to ESCA (electron microscopy for chemical analysis) of the impurities on the surface contains only oxygen and carbon, which are present on almost any surface in the air. On the surface, after CMP, in addition to oxygen and carbon, sulfur and chlorine are also present, i.e., the surface after etching by the proposed etching is chemically cleaner.

Полирующий травитель по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества. Polishing etchant in comparison with the prototype has the following advantages.

1. Поверхность подложек BaF₂ после травления не содержит ямок травления и нарушенного слоя.1. The surface of the BaF ₂ substrates after etching does not contain etching pits and a broken layer.

2. Невысокая скорость травления BaF₂ позволяет с помощью предлагаемого травителя проводить контролируемое удаление тонких слоев.2. The low etching rate of BaF ₂ allows using the proposed etchant to carry out controlled removal of thin layers.

Кроме того, высокая химическая чистота BaF₂, обработанного данным травителем, позволяет снизить температуру отжига подложек в установке эпитаксиального выращивания пленок. (56) Патент США N 4155803, кл. H 01 L 21/306, 1979. In addition, the high chemical purity of BaF ₂ treated with this etchant reduces the temperature of substrate annealing in an epitaxial film growing unit. (56) U.S. Patent No. 4,155,803, cl. H 01 L 21/306, 1979.

Claims

POLISHING ETCHER FOR PROCESSING BARIUM DIPTORIDE CRYSTALS, containing hydrobromic acid, characterized in that the etchant further comprises glycerin in the following ratio of components, vol. %:
Hydrobromic acid 10 - 50
Glycerin 50 - 90