РАСТВОР ДЛЯ НЕГАТИВНОГО ТРАВЛЕНИЯ ХАЛЬКОГЕНИДНЫХ СТЕКОЛ

РАСТВОР ДЛЯ НЕГАТИВНОГО ТРАВЛЕНИЯ ХАЛЬКОГЕНИДНЫХ СТЕКОЛ


RU (11) 2008285 (13) C1

(51) 5 C03C15/00, C03C23/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 4947003/33 
(22) Дата подачи заявки: 1991.06.20 
(45) Опубликовано: 1994.02.28 
(71) Заявитель(и): Институт полупроводников АН УССР 
(72) Автор(ы): Индутный И.З.; Костюкевич С.А.; Шепелявый П.Е. 
(73) Патентообладатель(и): Институт полупроводников АН Украины 

(54) РАСТВОР ДЛЯ НЕГАТИВНОГО ТРАВЛЕНИЯ ХАЛЬКОГЕНИДНЫХ СТЕКОЛ 

Раствор для негативного травления халькогенидных стекол относится к областям регистрации оптической информации. Он содержит, мас. % : диметилкетон 70 - 98,4; основание остальное. Причем при травлении As2S3 в качестве основания используют гидроксид аммония в количестве 1,6 - 2,8 мас. % , а при травлении As40S60-xSex где х= 20 - 40, в качестве основания используют этилендиамин в количестве 5 - 30 мас. % . 2 з. п. ф - лы, 2 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области регистрации оптической информации и может быть использовано в оптотехнике, голографии, электронной технике, полиграфии и др.

Халькогенидное стекло (ХС) являет собой максимально однородное, строго аморфизированное состояние вещества, что в сочетании с простотой получения, фоточувствительностью в широком спектральном диапазоне, они представляют собой интерес как высокоразрешающие неорганичные фоторезистивные среды. Важнейшим параметром, характеризующим пригодность использования ХС, как фоторезиста, является селективность растворения , которая определяется отношением скоростей растворения экспонированного vэ и неэкспонированного vнэ участков слоя для позитивного травления и обратным отношением vнэ/vэ в случае негативного травления. От величины зависят качество травления (однородность, равномерность), а также резистивные свойства слоя ХС. Эффекты фотоиндуцированного изменения растворимости (ФИИР) наиболее ярко выражены в мышьяковистых ХС бинарных систем Аs-S, As-Sе, а также тройной системы Аs-S-Se, которые представляют наибольший практический интерес. В зависимости от состава ХС, раствора для травления имеет место как позитивный, так и негативный тип ФИИР.

Известны растворы для негативного травления слоев ХС на основе щелочей [1] . Характерные недостатки этих травителей - невысокие значения селективности травления ( 10), а также достаточно высокие концентрации токсичных компонентов.

Наиболее близким решением к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ растворения халькогенидных стекол в моноэтаноламине [2] .

Однако, как показали исследования ФИИР ХС, известные растворы для негативного селективного травления не обеспечивают качественного травления как из-за высокой скорости травления, так и вследствие образования осадка, что делает их технологически неприемлемыми.

В настоящем изобретении предлагаются простые двухкомпонентные растворы для негативного травления халькогенидных стекол, обладающие высокими значениями . В качестве растворителя для травящих реагентов на основе аминосодержащих соединений используют диметилкетон (СН3)2 СО.

Для слоев бинарного состава Аs2S3 наиболее подходящим является раствор гидроокиси аммиака (25% NН4ОН) в диметилкетоне при следующих соотношениях, мас. % :

25% NН4ОН 1,6-2,8

(СН3)2СО Остальное

Слои тройных ХС составов Аs40S60-x Seх, где 20 х 40, отличаются более высокими резистивными свойствами, а также более высокой светочувствительностью в длинно-волновом диапазоне видимого спектра и представляют значительный практический интерес. В этом случае раствор содержит этилендиамин (75% (СН2)2 (N H2)2 и диметилкетон при следующих соотношениях, мас. % :

75% (СН2)2 (NH2)2 5,0-30,0

(СН2)2 СО Остальное.

П р и м е р 1. На стеклянную подложку размером (100х40) мм2термическим испарением в вакууме 2 10-3 Па наносили слой Аs2S3 толщиной 200 нм. После извлечения образца из вакуумной камеры его одну половину закрывали вдоль черной непрозрачной бумагой, а вторую экспонировали излучением ртутной лампы ДРЩ-250 (установка ЭМ-583). Время экспонирования составляло 60с, плотность мощности излучения 0,14 Вт/см2. После экспонирования образец разрывали на десять равных частей так, чтобы каждая из них содержала экспонированный и неэкспонированный участки слоя As2S3. Затем в растворах, состоящих из диметилкетона и гидроокиси аммиака, при различных концентрациях последнего, производили селективное травление слоя As2S3. Селективность травления определяли отношением времен полного стравливания экспонированного и неэкспонированного участков tэ/tнэ. Одновременно визуально наблюдали за характером травления. Зависимость селективности травления от значения концентрации С травящего раствора представлена в табл. 1.

Исследование экспонированных участков слоя As2S3 после травления с помощью растрового электронного микроскопа JEOL (увеличение х 20000) не обнаруживает дефектов травления, что свидетельствует о высоком качестве селективного травления.

П р и м е р 2. На стеклянных подложках были нанесены слои ХС тройной системы различного состава:

1 - As40 S40 Se20

2 - As40 S30 Se30

3 - As40 S20 Se40

Условия приготовления и экспонирования образцов описаны в примере 1. Селективное травление образцов проводили в растворах, состоящих из смеси диметилкетона (СН2)2СО и этилендиамина (75% ) (СН2)2( NH2)2 при различных концентрациях последнего.

Результаты исследования зависимости селективности от концентрации раствора С для различных ХС представлены в табл. 2.

Сравнение экспонированных участков слоев As2S3 и As40S60-x Sex(х= 20, 30, 40) после полного растворения неэкспонированных, проведенное с помощью электронного микроскопа (увеличение 20000), показало, что несмотря на более низкие значения для тройных составов ХС, качество поверхности последних значительно лучше, чем в случае As2S3, что обусловлено более однородной структурой тройных ХС.

Предложенные растворы для селективного травления ХС обладают следующими технико-экономическими преимуществами перед известными травителями: позволяют улучшить качество изготовляемых изделий; обеспечивают воспроизводимость результатов благодаря высокой степени контролируемости процессов химического селективного травления; не содержит ионов щелочных металлов; повышает выход годных изделий. (56) Борисова З. У. Химия стеклообразных полупроводников. Л. : ЛГУ, 1972, с. 208-224.

Авторское свидетельство СССР N 914526, кл. С 03 С 23/00, 1982. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. РАСТВОР ДЛЯ НЕГАТИВНОГО ТРАВЛЕНИЯ ХАЛЬКОГЕНИДНЫХ СТЕКОЛ, включающий основание, отличающийся тем, что, с целью улучшения селективности травления, он дополнительно содержит диметилкетон при следующем соотношении компонентов, мас. % :

Диметилкетон 70 - 98,4

Основание Остальное

2. Раствор по п. 1, отличающийся тем, что при травлении халькогенидного стекла As2 S3 он в качестве основания содержит гидроксид аммония в количестве 1,6 - 2,8 мас. % .

3. Раствор по п. 1, отличающийся тем, что при травлении халькогенидного стекла

As40 S60-x Sex,

где X = 20 - 40,

в качестве основания используют этилендиамин в количестве 5 - 30 мас. % .