DD208432A1 - Verfahren zur reinigung und stabilisierung von aluminiumhaltigen verbindungshalbleiteroberflaechen - Google Patents

Verfahren zur reinigung und stabilisierung von aluminiumhaltigen verbindungshalbleiteroberflaechen Download PDF

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DD208432A1
DD208432A1 DD23236581A DD23236581A DD208432A1 DD 208432 A1 DD208432 A1 DD 208432A1 DD 23236581 A DD23236581 A DD 23236581A DD 23236581 A DD23236581 A DD 23236581A DD 208432 A1 DD208432 A1 DD 208432A1
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Hendrik Boehme
Hans Loewe
Dietmar Hirsch
Petra Lentzsch
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Univ Berlin Humboldt
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Abstract

Die Erfindung kann bei der Fertigung elektronischer Bauelemente mit aluminiumhaltigen Verbindungshalbleiterschichten angewandt werden. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, nach dessen Anwendung die genannten, stark oxidationsempfindlichen Oberflaechen gleichmaessig geaetzt und ohne Uebergangsepitaxieschicht direkt metallisiert werden koennen. Erfindungsgemaess werden die Oberflaechen mit selektiv Aluminium angreifenden Aetzloesungen behandelt. Nach Abloesung der oxidischen Deckschichten wird durch diese Loesungen der Aluminiumgehalt der Oberflaechen stark herabgesetzt und damit eine Neubildung von oxidischen Deckschichten stark verzoegert. Das Verfahren ist zur Behandlung vor allem von Ga1- xAlxAs-Oberflaechen mit x> 0,3 vorteilhaft verwendbar, kann aber auch zur Reinigung und Stabilisierung von Oberflaechen anderer ternaerer, binaerer und quaternaerer Verbindungshalbleiter mit Aluminiumkomponenten angewendet werden.

Description

Verfahren zur Reinigung und Stabilisierung von aiuainiunmaltitigen Verbindungshaloieiteroberflächeη
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung und Stabilisierung von alusiniumhaitigen Verbindungshaibleiteroberflachen zur Anwendung bei der Fertigung von elektronischen, insbesondere optoelektronisches Bauelementen»
Charakterisierung der bekannten technischen Lösungen Zur Herstellung elektronischer Bauelemente, insbesondere optoelektronischer, wie Lumineszenz- und Laserdioden für den infraroten Spekxralbereich werden in sunehtaendeni MaSe aluainiushaltige Verbindungshalbleiternaterialien, z* 3, Ga^ „Al As, vsrwendet» Sie v/erden als dünne Schichten, „gegebenenfalls- aufeinanderfolgend ciit unterschiedliches Leitungstyp und Al-Gehalt :·: beispielsweise auf GaAs epitaktisch abgeschieden* Bringt man /-Ii=Qd 5·ΟΓ|'' ort2)1 nil t O cd0"1" ^" Π-'iis] ti csri % trno^ nhä^ofi in Ko'r- — takt, so. bilden sich niit einer voa Op".' HpO- und Al-Gehalt χ abhän-?ia:en Geschwindigkeit oxidisch= Deckschichten, Diese, bei höheren χ bereits nach kurzer Zeit visuell wahrnehmbaren Schichten erschweren eine Weiterbearbeitung der Oberfläche oder iaachen, sie ganz unsäglich, So greifen die üblichen- be-
Λ. ei ij ι; ij c ι-ί _-- JiIiIi U Ό3_ vSiiJO^;_ U U U U. U U gj-i. d J. t-. ί i:uci w — £~ du, b υ u. a Ui U j. t; ine ist dünnen Epitaxieschichten stellenweise durchgeatst ;iver~- den» Es ist bekannt, daß durch Bedampfen oder andere' Verfahren aufgebrachte Metaliisierungsschichten hohe Ubergangswiderstan-
"iCS g^i «ij^^ - -C< 1 ji CO U i^jit i. iJ ΪΓ ^. ^j C --- ^; '.j \ 'w O J- ,i. 1U. υ ^ α y vi '
Es ist deshalb üblich, auf diese aluminiumhaltigen Epitaxie- schichten eine Übergangsschicht aus GaAs in Situ epitaktisch abzuscheiden'und diese zu metallisieren (US 3 9.14 735)· .Des' weiteren ist bekannt, dai3, aluminiumhaitige Verbindungshalbleiteroberflächen mit Aluminium, einem Dotierungsstoff und Gold bedampft und darauf bei Temperaturen zwischen 375° 0 und 600 C getempert werden» Ilachteile dieser Verfahren sind: die Notwendigkeit eines kostspieligen zusätzlichen Epitaxieschrittes oder Störungen des Metallisierungsvorganges bei dickeren oxidischen Schichten, wie sie vor allem bei x>0,3 auftreten« Die eingangs ermähnten Schwierigkeiten einer ätztechnischen Bearbeitung dieser Schichten werden naturgemäß durch diese Verfahren ebenfalls nicht gelöst.
Ziel der Erfindung
Das Ziel der Erfindung ist es, ein Qberflächenoehandlungsverfahren für aluminiunihaltige Verbindungshalbleiter anzugeben, das kostspielige Spitaxieüoergangsschichten als. Kontaktierungsflächen überflüssig macht und auch bei x>0,3 für einen technologisch tragbaren Zeitraum metallisierbare und gleichmäßig atshare Oberflächen gewährleistet*
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung wird die Aufgabe zugrunde gelegt, ein Verfahren zu entwickelni, das es gestattet, die Oberfläche aluminiumhaitiger Verbindungshalbleiterschichten von oxidischen Deckschichten weitgehend zu reinigen' und ao zu stabilisieren, daß die Neubildung solcher Schichten verzögert wird und die Oberfläche für einen technologisch vertretbaren Zeitraum ätzbar und metallisierbar bleibt,
Erfindungsgemäß wird nach diesem Verfahren Aluminium, das die HaUötursache der Bildung störender oxidischer Deckschichten darstellt, aus oberflächeonahen Kristailbezirken selektiv herausgelöst» Dies geschieht entsprechend dem amphoteren Oharakter des Alumirsiumhydrcxids mit sauren oder alkalischen Atziösungen, in denen Aluminium unter Wasserstoffentwicklung lösliche Reaktionsprodukte bildet, Wesentlich ist dabei3 daß die 'weniger oxidatioasempfindlichen Eristailkompooeaten, im Bei- · spiel Ga1 „Al^As das Arsen, durch diese Atzlösungenaicht oder nicht wesentlich angegriffen werden und sich an der Oberfläche
anreichern« Die Atz.lösungen dürfen deshalb keine starken Oxidationsmittel, wie sie üblich sind,... enthalten» Sin Herauslösen beispielsweise des Galliums ist dabei.kaum zu vermeiden und dient gleichfalls der Oberflächenstabilisierung, Oxidische Deckschichten, die zunächst eine gleichmäßige selektive Aluminiumauflösung behindern, werden von den for Aluminium 'selektiv wirkenden Ätzlösungen angelöst und zum Teil durch die Wasserstoff gasentwicklu ng mechanisch, abgesprengt» Bei dicken Oxidschichten "wird der Atzbehandlung kurzzeitig eine' Ultraschalleinwirkung überlagert» Als selektive Atzlösungen kennen eine Vielzahl von.Substanzgemische^ dienen. Heine HCl-Lösungen werden bekanntlich als A'tzlösun- gen für Ga- Al As vor allem bei höheren x-Werten verwendet', Sie sind deshalb als selektive Ätzlösungen weniger geeignet, Ss können jedoch gepufferte Mineralsäuren und organische Di- und Tricarbonsäuren; von denen mehrere aus Aluminium- bekanntlich Komplexe bilden, verwendet werden. Mischungen organischer Carbonsäuren untereinander,mit Mineralsäuren oder mit ihren Salzen, lassen eine optimale Anpassung von Reaktionsgeschwindigkeit und Selektivität an den jeweiligen Verwendungszweck: im D^-Bereich 0.5 bis β zu, Dabei wird die untere
"11
Grenze durch die mit sinkendem p^-Wert abnehmende Selektivität, die obere durch die Löslichkeit des Aluminiums in Abhängigkeit vom anwesenden Komplexbildner bestimmt» Bezüglich der Selektivität des Angriffs und der oxidabiösenden Wirkung sind reine Aikalihydroxidlösungen, Gemische dieser Lösungen und gegebenenfalls gepufferte Hydroxidlösungen mit zusätzlichen Komplexbildnern im O77-Bereich 9,5 bis 14 noch besser geeignet als saure Lösungen. Sie hinterlassen aber etwas rauhers Oberflächen, Mit SSCA-üntersuchungen kcnn~e nicht nur'der Verarmungseffekt an oxidationsempfindlichen Komponenten, d.» h, die Selektivität der Atzmittel, sondern auch ein stärkerer Reinigungseffekt bezüglich kohlenstoffhaltiger Verbindungen in sauren Lösungen nachgewiesen werden* 2s kann deshalb vorteilhaft sein, alkalische und saure Atzlösungen nacheinander einwirken zu lassen. Die Temperatur und die Dauer der Behandlung
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Oberfläche?], im allgemeinen genügen wenige-Minuten Behändlung bei Temperaturen zwischen 20 und 100 C, Die so behandelten Oberflächen behalten ihr schimmerndes bis glänzendes Aussehen über Tage, ESCA-spektroskopisch ist ein Wachs- turn von Oxidbelegen auf den Oberflächen nach einigen Tagen kaum nachweisbar, Sie lassen sich gleichmäßig ätzen und problemlos metallisieren«
Die Anreicherung der weniger osidationsempfindlichen, meist flüchtigeren Komponente, beispielsweise Arsen oder Phosphor, kann für Verarbeitungsschritte bei höheren Temperaturen zusätzlich Vorteile bringen« . ' -----. »—
Anwendungsbeispiele.
In der folgenden Tabelle sind einige Anwendungen des Verfahrens mit optimalen Parametern, für.unterschiedliche Ga- Al As-Oberflächen angeführt« Das Verfahren ist jedoch
ι —X X . .
darüber hinaus mit ähnlichen Parametern auch für AIP-, AlAs-, AlSb-, GaAiP-, GaAlSb-, InAiAs- oder GaAllnAs-Oberflachen anwendbar*
L O L
Ό . Ό
j-osun.s:
Behänd!*- - Temp. Dauer
< Gan π^Λ
2 πι Citronensäure 5 sin 800C
GaO57A1O,3As
0,5 s Weinsäure 0,5 πι lla-Tartrat O r~ii
1000G
3. Ga
, j υ ,
ε NaOH
5 am
200C
4. Gan 5ςΑ1Λ ^7-As (stark oxidiert)
Vorbehandlung mit Ultraschall:
1 m HaOH
Hauptbehandlung ohne Konvektion
2 ei 'Weinsäure
s
2 min
20uC
200C

Claims (1)

  1. Erfindungsanspruch
    1. Verfahren zur Reinigung und Stabilisierung aluminiumhaltiger Verbindungshalbleiteroberflachen, dadurch gekennzeichnet', daß diese Yerbindungshalbleiteroberflachen mit Ub erw ie ge η a Aluminium angreifender}, sauren" oder basisehen Ätzlösungen vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 5° C und 115° C behandelt werden*
    2* Verfahren nach Punkt 1, d, g», daß der p-^-Wert der Ätzlö-.sungen zwischen 0,5 und 6 bzw, zwischen 9,5 und 14 liegt»
    3» Verfahren nach Punkt 1 und 2, d* g., daß als Ätzlösungen organische Carbonsäuren,, insbesondere Citronensäure, Oxalsäure, Weinsäure und Apfelsäure verwendet werden.
    Verfahren nach Punkt 1 und 2, d. g., daß als Auslösungen Mischungen von organischen Carbonsäuren untereinander oder mit ihren Salzen verwendet werden»
    5* Verfahren nach Punkt 1 und 2, d, g*,- daß als Ätzlösungen Mineralsäuren gemischt mit den Salzen organischer Carbonsäuren verwendet werden»
    6« Verfahren nach Punkt 1 und 2, d. g,, daß als Atzlösungea Mineralsäuren gemischt mit Puffersubstanzen und/oder Kom- plexbildnern für Aluminiuta verwendet werden»
    ?» Verfahren nach Punkt 1 und 2, d. g., daß als Ätzlösungen· Alkalihvdro3:idlösungen verwendet werden.
    S. Verfahren, nach Punkt 1 und 2, d» g*. daß als Atslösungen AlkalihydroxidiÖsungen sit zusätzlichen Komplexbildnern und/oder Puffersubstansen verwendet werden»
    9, Verfahren nach Punkt 1 und'2, d« g* , daß'bei dicken Gcxid- 'schichten.auf den zu behandelnden Oberflächen deai Atzvorgang eine Ultraschallbehandlung'überlagert wird,
DD23236581A 1981-08-04 1981-08-04 Verfahren zur reinigung und stabilisierung von aluminiumhaltigen verbindungshalbleiteroberflaechen DD208432A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1492209A3 (de) * 2003-06-27 2005-08-17 Nichia Corporation Nitrid-Halbleiterlaser mit Stromsperrschichten und Herstellungsverfahren hierfür

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