DD205292A1 - Verfahren zur chemischen bearbeitung von gap-oberflaechen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum einebnenden chemischen Abtrag von Gap-Einkristalloberflaechen,das vorzugsweise bei der Herstellung polierter Gap-Substratscheiben zur Herstellung von optoelektronischen Bauelementen Verwendung findet. Es dient dabei als Zwischenbearbeitungsschritt zur Beseitigung von Schneid-und Schleifspuren.Darueber hinaus ist es zur chemischen Politur von Bauelementoberflaechen sowie von Proben fuer Strukturuntersuchungen aus GaP geeignet. Die einebnende Aufloesung des reaktionstraegen Verbindungshalbleiters GaP wird in neutraler bzw. angesaeuerter NaOCI-Loesung bei erhoehter Temperatur unter Zugabe von HF-Loesung erreicht,ohne dass hochaggressive Saeuren oder die Oberflaeche nachhaltig verunreinigende Schwermetallverbindungen benoetigt werden.
Description
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Verfahren zur chemischen Bearbeitung von GaP-Oberfläohen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, mit dem es möglich ist, GaP-Oberflachen chemisch einebnend abzutragen, so daß Oberflächenrauhigkeiten und Kristallstörungon entfernt werden und eine glänzende Oberfläche zurückbleibt.
Das Verfahren eignet sich zur Präparation von GaP-Scheiben für Strukturuntersuchungen, zur Abtragung von Bauelementstrukturen, vor allem aber als Zwischenbearbeitungsschritt zur Herstellung polierter GaP-Substratscheiben.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Es ist bekannt, daß man mit siedenden Mischungen von H2O2-Losungen mit konzentrierter H2SO. oder auch von HCl mit HNO^ (Somogyi, M., Schiller, V.: Kristall und Technik 13 (1978), S. 293 - 302) (Königswasser) GaP-Oberflachen orientierungsunabhängig abtragen kann. In beiden Fällen handelt es sich um Mischungen mit hochaggressiven Säuren, die zum Teil giftige Dämpfe entwickeln und aus Gründen des Arbeits- und Gesundheitsschutzes sowie der Korrosionsgefährdung vermieden werden sollten.
Lösungen von KMnO. mit Zusätzen von HP, AgIIOo, Essigsäure und Kaliumazetat wurden ebenfalls zum Polieren von GaP-Oberflächen vorgeschlagen (DL-WP 119 825). Neben der geringen Haltbarkeit der Ätzlösungen im siedenden Zustand haben diese Lösungen den Nachteil, Schwermetalle zu enthalten, die sich nachteilig auf die Punktion von Halbleiterbauelementen auswirken. So scheiden sich beispielsweise Silberionen auf der polierten Oberflä-
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ehe ab, die nur schwer mit anderen Atzlösungen zu entfernen sind, welche ihrerseits die erzielte Oberflächenqualität wieder zerstören.
JSs ist eine weitere Gruppe von Ätzlösungen bekannt, mit denen eich GaP-Oberflachen strukturlos abtragen lassen. Sie enthalten Salze der unterchlorigen Säuru oder freies Chlor, das gegebenenfalls erst auf der Polierplatte einer Wischpoliervorrichtung durch Säurezugabe freigesetzt wird.
Schwach alkalische Hypochloritlösungen, die zur Politur von GaAs geeignet sind (US-PS 3 324 652 Cl. 156 - 17), greifen GaP mit seiner viel festeren Bindung zwischen den Komponenten nicht merklich an. Zusammen mit gleichzeitig mechanisch abtragenden Zusätzen wie SiOp geringer Korngröße sind sie jedoch zur Wischpolitur von GaP geeignet (DL-WP 125 389 und DL WP 146 669)· Erhöht man die Oxidationskraft der Polierlösung, indem man Hypochloritlösungen gegebenenfalls in der Poliervorrichtung Säuren zusetzt und damit unter anderem freies Cl2 entwickelt, so werden auch GaP-Oberflachen angegriffan· Eine technische Anwendung mit genügender Abtragsgeschwindigkeit finden diese Lösungen nur in Wischpolierverfahren, in denen der Abtrag durch die Wirkung des Poliertuches unterstützt wird (DE-OS 2 558 929, US-Prior 537 47ö v. 30. 2. 74). Lösungen von Chlor oder Brom in organischen Lösungsmitteln wie Methanol (Somogyi, M., Schüler, V.: Kristall und Technik 13 (1978) S. 293 - 302; Puller, CS., Allison, J. Blectrochem, Soc. 109 (1962) S. 880) verbieten sich aus Gründen der Geruchsbelästigung und des Arbeitsschutzes.
Ziel der Erfindung ist, ein Verfahren anzugeben, mit dem GaP-Oberflachen aller Kristallorientierungen unter Vermeidung obengenannter Nachteile strukturlos und gegebenenfalls polierend aufgelöst werden können.
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Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens zur chemischen Bearbeitung von GaP-Oberflachen, bei dem Lösungen verwendet werden, die keine aggressiven, atark korrodierenden Substanzen enthalten, in unerheblichem Maße gesundheitsschädigende Dämpfe entwickeln und nicht zur Oberflächenkontamination durch beispielsweise Schwermetallionen fuhren. Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird davon ausgegangen, daß zum chemischen Polieren von Halbleitermaterialien meist Lösungen von Oxidationsmitteln mit Komplexbildnern für die Reaktionsprodukte Verwendung finden. Für GaAs werden z. B. vorteilhaft Lösungen von Alkalisalzen der unterchlorigen Säure verwendet, die von der Herstellung her oder absichtlich zugesetzt Hydroxid- oder Karbonationen enthalten, ohne daß deren Punktion als Komplexbildner für Ga in jedem Falle erkannt wurde. Da das Oxidationspotential dieser Lösungen für die Auflösung von GaP-Oberflachen zu niedrig ist, setzt man diesen Lösungen Säuren zu und entwickelt zumindest teilweise intermediär unterchlorige Säure und freies Chlor, die GaP zu oxidieren imstande sind. Unbeabsichtigt beseitigt man damit die für eine ungehemmte Auflösung erforderlichen Hydroxid- und Karbonationen. Den gleichen Nachteil haben natürlich wäßrige Lösungen von freiem Chlor.
Die erfindungsgemäßö Lösung der gestellten Aufgabe besteht nun darin, daß das höhere Oxidationspotential der Reaktionsprodukte einer angesäuerten Hypochloritlösung genutzt wird, ohne die dabei auftretenden Nachteile in Kauf zu nehmen. Die in neutralen bzw. schwach sauren Lösungen fehlenden Hydroxid- bzw. Karbonationen werden durch Zusatz von Flußsäure in ausreichender Konzentration als Komplexbildner ersetzt. Um die Abtragsgeschwindigkeit der technologisch erforderlichen anzupassen, wird die Lösung bei erhöhter Temperatur angewandt und in geeigneter Weise während der Anwendung bewegt. Das Verfahren findet vorteilhaft Anwendung zur einebnenden Zwischenätzung der trenngeschliffenen GaP-Scheiben 'vor der abschließenden Wischpolitur. Es erspart das zeitaufwendige beidseitige Läppen der trenngeschliffenen GaP-Scheiben, das zum
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gestörter Kristallbereichü und von größeren Unebenheiten gegenwärtig erforderlich ist.
Ausführungsbeispiel '
Zu 500'ml destilliertem Wasser,- das auf 70 0C erwärmt wurde, werden in Form konzentrierter technischer Hypochloritlösung 0.1 mol/1 NaOCl und 0.01 mol/1 NaOH sowie in Form von konzentrierter HF-Lösung 0.2 mol/1 HF zugefügt. Trenngeschliffene GaP-Scheiben der Orientierung (111), die sich in einem oszillierenden PTFE-Korb befinden, werden in diesem Gemisch bei annähernd konstant gehaltener Temperatur 15 min behandelt. Dabei werden 12 /Um abgetragen und je nach Ausgangszustand mattglänzende bis hochglänzende Oberflachen erhalten.
Claims (3)
- £rfindungsanapruch1. Verfahren zur chemischen Bearbeitung von GaP-Oberflachen, dadurch gekennzeichnet, daß die GaP-Oberflächen mit einer wäßrigen Lösung, die Hypochloritionen, Moleküle der unterchlorigen Säure und freies Chlor sowie Fluorwasserstoffmoleküle und Fluoridionen enth.di und bei Temperaturen zwischen 40° und "]QG°.vorzugsweise bei 70 0C,mit oder ohne erzwungene Konvektion behandelt vuird«
- 2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gek^nnaeichaet, daß die Lösung Hypochloritionen, Molecule der unterchlorigen Säure und freies Chlor mit ein n. üxidationsäquivalent von 0.04 bis 1 Val/ljVorzugsweise 0.2 Val/1,enthält.
- 3. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der Pluorwasserstoffmoleküle und Pluorid- ionen insgesamt 0«02 bis 1 raol/1,vorzugsweise 0.2 mol/1, beträgt.
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