DD238286A1 - Verfahren zur chemischen bearbeitung von gap-oberflaechen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum polierenden bzw. isotropen Aetzen von GaP-Oberflaechen, wie es besonders fuer die Wischpolitur von Substratscheiben bzw. fuer die Aetzung von optoelektronischen Bauelementstrukturen verwendet wird. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass eine waessrige Polierloesung verwendet wird, die neben Brom Bromidionen und Chloridionen enthaelt und deren p H-Wert mit Mineralsaeuren eingestellt und stabilisiert wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur chemischen Bearbeitung von GaP-Oberflächen, mit dem es möglich ist, Oberflächenrauhigkeiten und Kristallstörungen zu entfernen und eine spiegelnd glänzende Oberfläche zu erhalten. Das Verfahren eignet sich zur Herstellung strukturfrei polierter GaP-Oberflächen und zum weitgehend isotropen Ätzen von Bauelementstrukturen.
Es ist bekannt, daß man mit siedenden Mischungen von H2O2-Lösungen mit konzentrierter H2SO4 oder auch von HCL mit HNO3 (Somogyi, M., Schiller, V.: Kristall und Technik 13 [1978], S. 293-302) (Königswasser) GaP-Oberflächen 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 KMnO4 mit Zusätzen von HF, AgNÜ3, Essigsäure und Kaliumazetat wurden ebenfalls zum Polieren von GaP-Oberflächen vorgeschlagen (DD-WP 119825). Neben der geringen Haltbarkeit der Ätzlösungen im siedenden Zustand haben diese Lösungen den Nachteil, Schwermetalle zu enthalten, die sich nachteilig auf die Funktion von Halbleiterbauelementen auswirken. So scheiden sich beispielsweise Silberionen auf der polierten Oberfläche ab, die nur schwer mit anderen Ätzlösungen zu entfernen sind, welche ihrerseits die erzielte Oberflächenqualität wieder zerstören.
Es ist eine weitere Gruppe von Ätzlösungen bekannt, mit denen sich GaP-Oberflächen strukturlos abtragen lassen. Sie enthalten Salze der unterchlorigen Säuren 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 3324652 Cl. 156-17) greifen GaP mit seiner viel festeren Bindung zwischen den Komponenten nicht merklich an. Zusammen mit gleichzeitig mechanisch abtragenden Zusätzen wie SiO2 geringer Korngröße oder Ga- bzw. Al-Oxiden sind sie jedoch zur Wischpolitur von GaP geeignet (DD-WP 125389 und DDWP 146669, DE-OS 2600890). 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-Oberflächen angegriffen. 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 2558929, US-Prior 537478 v.30.2.73).
Nachteil dieser letztgenannten Verfahren ist eine trotz Wischpoliertechnik geringe Abtragsgeschwindigkeit, die dazu führt, daß Polierzeiten von 40 bis 60 min benötigt werden und bei Einsatz mechanisch abtragender Feststoffpartikel in einer Wischpoliersuspension geringfügiger Kristallstörungen an der Oberfläche zurückbleiben.
Lösungen von Chlor oder Brom in organischen Lösungsmitteln wie Methanol (Somogyi, M., Schüler, V.: Kristall und Technik 13 [1978] S.293-302; Fuller, C. S., Allison, J. Electrochem. Soc. 109 [1962] S. 880) sind aus Gründen des Arbeits-und Brandschutzes wenig geeignet.
Das Ziel der Erfindung ist die Herstellung strukurfrei polierter, hochglänzender GaP-Oberflächen ohne Oberflächenkristallstörungen mit hoher Abtragsgeschwindigkeit.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens zur chemischen Bearbeitung von GaP-Oberflächen, das die Verwendung starker Mineralsäuren, schwermetallhaltiger Verbindung, mechanisch wirkender Poliermittelkomponenten sowie organischer Lösungsmittel vermeidet und hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit erlaubt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zur chemischen Bearbeitung von GaPaIs Oxidationsmittel Brom sowie seine Reaktionsprodukte in wäßriger Lösung verwendet werden. Zur Erhöhung der Löslichkeit von Brom und zur Herabsetzung des lästigen Bromdampfdruckes wird der Lösung erfindungsgemäß ein Bromid, vorzugsweise ein Alkalibromid, zugesetzt, so daß überwiegend Tribromidionen neben freiem Brom und geringen Mengen unterbromiger Säure vorliegen. Als Komplexbildner für die Galliumreaktionsprodukte wird der Lösung erfindungsgemäß ein Chlorid, vorzugsweise ein Alkalichlorid, zugesetzt. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den schwach sauren pH-Wert der Lösung durch Zugabe von Mineralsäuren, vorzugsweise Bromwasserstoffsäure und Chlorwasserstoffsäure, weiter zu erniedrigen und zu stabilisieren. Das Polierverfahren mit dieser Lösungszusammensetzung ist sowohl für isotrope Ätzungen mit freier Konvektion als auch für
Ϊ. Zur Erzeugung von Mesastrukturen, beispielsweise streifenförmigen Erhebungen auf GaP mit steilen Flanken, wird das Verfahren bei 250C mit einer Ätzlösung der folgenden Zusammensetzung durchgeführt:
2mol· T1KBr 1 mol · T1 KCI 0,1 mol T1 Br2
Mit einer wäßrigen Lösung von HBr wird ein PH-Wertvon 1.2 eingestellt. Es ergibt sich bei freier Konvektion eine Abtragsgeschwindigkeit von 2.8 pm min"1
2. Zur Wischpolitur von GaP-Scheiben wird auf die textilbespannte Polierscheibe einer gebräuchlichen Wischpoliereinrichtung beieinerRotationsgeschwindigkeitvon200bis300U · min"1 mit einerZuflußgeschwindigkeitvon 50ml · min"1 eine wäßrige Lösung der folgenden Zusammensetzung aufgetropft.
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Mit einer wäßrigen HCI-Lösung wird ein pH-Wertvon 2.2 eingestellt. Bei 30°C ergeben sich mit einer Abtragsgeschwindigkeit von 15μΓη/ιηίη strukturfrei polierte, spiegelnde Oberflächen.
Claims (4)
- Patentansprüche:1. Verfahren zur chemischen Bearbeitung von GaP-Oberflächen, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche eine wäßrige Lösung mit einem pH-Wert zwischen 0.2 und 4.8 einwirkt, die neben Brom und Bromidionen Chloridionen sowie daraus entstehende Reaktionsprodukte enthält.
- 2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pw-Wert mit Mineralsäuren zwischen 0.5 und 3.7 eingestellt wird.
- 3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Mineralsäuren HCL-, HBr oder HJ-Lösungen verwendet werden.
- 4. Verfahren nach Punkt 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Polierprozeß auf einer rotierenden textilbelegten Polierscheibe durchgeführt wird, auf die die Polierlösung aufgetropft wird.
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| DD25698983A DD238286A1 (de) | 1983-11-23 | 1983-11-23 | Verfahren zur chemischen bearbeitung von gap-oberflaechen |
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Publications (1)
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|---|---|---|---|---|
| US4909863A (en) * | 1988-07-13 | 1990-03-20 | University Of Delaware | Process for levelling film surfaces and products thereof |
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1983
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