151775. lajstromszámú szabadalom • Eljárás 0,05 mű-nál kisebb felületi érdességet biztosító ffélvezető kristályfelület előállítására
3 151775 4 maróelegyek a rácshibákat „előhívják", sőt az intenzív marásra jellemzően, felületi egyenetlenséget eredményeznek, azaz a felület elveszti sík jellegét nemcsak a marási struktúra megjelenése, hanem a felületi hullámosodás következtében is. A szabadalom tárgyát olyan maró-elegy öszszetétel és marási eljárás képezi, amellyel elkerülhető a marási struktúra kialakulása, valamint a felületi egyenetlenség megjelenése is. A félvezető anyag oldódása mindig oxidációs folyamat eredménye, ami a legtöbb esetben félvezető oxid keletkezését eredményezi. Ezért az oldó-, vagy marószernek tartalmaznia kell egy oxidáló- és egy oxidot oldó komponenst. A fenti cél elérésére a marási folyamatban két ellentétes folyamatot kellett egyidejűen biztosítani: a) a felületi atomok erélyes oxidációját és b) a lassú oldódási sebességet. Az erélyes oxidációval biztosítható, hogy a felületen levő rácshibákra és szennyezési inhomogenitásokra a marószer nem lesz specifikus, ezáltal a felületi struktúra képződése elmarad. A lassú oldódási sebességgel biztosítani tudjuk a kémiai oldás következtében felszabaduló hőmennyiség elvezetését. Amennyiben ez nem történik meg, a felszabaduló hő megnöveli az "oldási sebességet, s egyenetlen, dombos felület kialakulásához vezet. Éppen ezért a marást alacsony hőmérsékleten: 0—30 C°-os tartományban végezzük. A kémiai reakció folyamatában képződő gáztermékek szintén a felületi érdességet növelik, ezért a marási folyamat alatt egyenletes keverést kell biztosítani. A szeletet vízszintesen, a polírozott felülettel fölfelé helyezzük a marószerbe, s erre merőleges irányú keverési biztosítunk. Ebben az esetben elérhető, hogy a gázbuborékok távozás közben a legkisebb területen érintkezzenek a felülettel, s így látható nyomuk nem marad. A marás során egyenletes felületi oxidációt a ccHN03 —J 2 eleggyel biztosítunk. A lassú oldási sebességet a H2 F 2 fölöslegben való alkalmazásával érjük el, ami a keletkező oxid oldásához szükséges mennyiséghez képest 0,1—1,5-szörös többletet jelent, amely az oxidáló komponenst felhígítja (pl. 3r 38%-os H2 F 2 , Ír 64%-os ccHN03 + J2 ). Az oldási sebesség lassítható még az oxidálószer 0,1—2-szeres mennyiségű fölös-Legével is, azonban ez az összetétel a nagyméretű oxidgócok keletkezése miatt durvítja a felület és a mart kristály felülete oxid hártyát tartalmazhat. A maró elegyben alkalmazott jód mennyisége 0,1—1%, amellyel szobahőmérsékleten 5 perc—1 óra alatt telítjük az oldatot. A jód fölöslegét dekantálással távolítjuk el. Az így összeállított elegyben történik a polírozott kristályok marása, amelyből 3—30 ,«-os rétegvastagság eltávolítása után tükrös, kis felületi érdességet mutató (0,05«), roncsolt rétegtől mentes felület állíható elő. A kristályszeletek marását mechanikus polírozás után végezzük; Ezzel a művelettel sík, (1— 2 interferencia gyűrűt tartalmazó) karcmentes, tükrös felületet állítunk elő. - A kristályokat marás előtt a leggondosabban tisztítjuk. A polírozáshoz használt ragasztóanyagot teljesen eltávolítjuk, pl. sellak esetén alkohollal. Ezután tetraklórmetánban exti*aháljuk, majd krómkénsavban tisztítjuk. Végül szárazanyagtartalomtól mentes alkohollal mossuk, ill. tiszta géz, vatta darabbal tisztítjuk, amíg a nedvesség egyenletesen rakódik le az egész felületen. Az ilyen módon tisztított kristályt szálló szennyezésektől mentes helyen, zárt edényben tároljuk a marásig. A kristályok marásához a maró elegy előre elkészíthető, nagyobb mennyiségben tárolható polietilén edényben. Az egyik használt összetételű maróelegy a következő: 300 ml 38%-os H2 F 2 , 100 ml 64%-os HNOs , 50 cgj2 -al 22 C°-on, 20 perc alatt telített oldata. Ezt az összetételt 0 C°-on használva, a marási sebesség Ge-nál 0,63 njperc, Si-nál 1,25 ,«/perc. Jól használhatók még a következő összetételű maróelegyek: 200 ml 38%-os H2 F 2 , . 100 ml 64%-os HN03 , 50 cgJ2 -al 22 C°-on, 20 perc alatt telített oldata. A marási sebesség Ge-nál 0 C°-on 0,7 ( «/perc. 100 ml 38%-os H2 F 2 , 100 ml 64%-os HN03 , 50 cgJ2 -al 22 C°-on, 20 perc alatt telített oldata. A marási sebesség 0 C°-on: 0,79 .«/perc Genál. A letisztított szeletek marását a következőképpen végezzük, pl. a fenti maróelegyek egyikében. A kristályt belehelyezzük egy tartóba, pl. egy lyukas aljú kanálba, amelynek az anyagát úgy választjuk meg, hogy a maróeleggyel ne lépjen reakcióba. Ilyen anyag lehet pl. a vinídur, polietilén stb. A kristályok marását ennek segítségével végezzük az adott, pl. 0 C°ra beállított maróelegyben. Az egyenletes marási sebesség biztosítására az elegyet függőleges Lrányban keverjük a kanállal, vagy kézi, vagy erre alkalmasan beállított gépi meghajtással. A. marási időt úgy választjuk meg, hogy a mechanikusan polírozott kristályból 3—20 u-t oldjunk le a kémiai kezelés során, ami után roncsolt, deformált rétegtől mentes kristályfelület nyerhető. Ez a Ge esetén 5—32 perc. A kristályok .savmentesítését 3—4 Mohm cm-es fajlagos ellenállású, desztillált, vagy ioncserélővel tisztított vízben végezzük. Az így kezelt kristályokat jó eredménnyel lehet használni a félvezető eszközök gyártására. A mart szeletek felületi érdességet Hobson— Taylor-gyártmányú érdességmérővel minősítettük, amellyel a szelet felületi érdessége maximálisan 0,02 «-nak adódott. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
