Сичікова Я.О.

Бердянський державний педагогічний університет

Травлення фосфіду індію у спиртовому розчині плавикової кислоти

Швидкість травлення визначається низкою факторів: по-перше, властивостями самого напівпровідникового матеріалу, такими як кристалографічна орієнтація поверхні фосфіду індію, чистота поверхні, присутність дефектів або порушеного поверхневого шару; по-друге, властивостями травника: його складом, концентрацією компонентів, наявністю домішок в розчині, а також температурою і швидкістю перемішування розчину.

Швидкість процесу травлення можна регулювати, вводячи різні добавки. Сповільнювачем реакції є оцтова кислота, прискорювачем служить бромоводнева кислота. Оцтова кислота, введена в травник, зменшує діелектричну постійну розчину і тим самим пригнічує дисоціацію плавикової кислоти на іони. Крім того, вона сама диссоціює з виділенням великої кількості іонів H⁺. В результаті катодні реакції сповільнюються. Відбувається пасивація поверхні воднем під час самого процесу травлення. Адсорбовані атоми при цьому можуть вириватися з поверхні кристалу та йти у розчин, проте цей процес протікає досить повільно і вимагає більш тривалого інтервалу травлення. При введенні в розчин прискорювача - декількох крапель брому, який адсорбується на поверхні InP, в перший момент реакція травлення сповільнюється. Потім він захоплює електрон з кристалу і стає негативно зарядженим іоном Br ^-. Віддаючи електрон плавикової кислоти і переходячи в розчин у вигляді нейтрального іону, бром прискорює дисоціацію плавикової кислоти і сприяє протіканню катодних реакцій. При цьому зростає кількість дірок в фосфиді індію і травлення прискорюється.

Для аналізу впливу концентрації HF на поруватість одержуваних структур застосовувалося розведення водного розчину кислоти етанолом. Рис. 1 демонструє цю залежність.

Можна спостерігати, що поруватість практично лінійно залежить від концентрації плавикової кислоти. Слід зазначити, що HF є селективним травником, що витравлює фігури в місцях скупчення дефектів на поверхні напівпровідника. Таблиця 1 демонструє максимальний розмір пор і товщину поруватого шару, що утворився при використанні HF різної концентрації.

Рис. 1. Графік завлежності поруватості фосфіду індію від концентрації плавикової кіслоти, час травлення 10хв, щільність току 80 мА/см², температура електроліта 20^оС.

Таблиця 1. Максимальний розмір пор і максимальна товщина поруватої плівки при різній концентрації плавикової кислоти велектроліті

HF, %	Максимальный розмір пор, нм	Максимальна товщина поруватого шару, мкм
7	100	2,5
10	150	4
12	150	8
16	160	19
20	200	30
25	1000	40
30	1500	65

Узагальнюючи вищесказане, можна виділити деякі вимоги для електроліту. Застосовувані витравлювачи повинні:

• володіти селективністю, тобто здатністю активно вступати в реакцію з основним технологічним шаром;

• не утворювати продуктів реакції (сильне газовиділення, утворення оксидної плівки і кластерів складних з'єднань);

• допускати можливість підбору оптимальної для даних умов швидкості травлення, що забезпечує мінімальну щільність дефектів отриманого поруватого шару.

Розчини плавикової і соляної кислоти задовольняють викладеним вище вимогам, однак їхнє використання вимагає ретельного підбору концентрації в електроліті. Найчастіше, вибір даної характеристики проводиться індивідуально для кожного експерименту, в залежності від очікуваного результату.