Etching quimico a cristais de InP com soluções de HC1

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DATA DE PUBLICAÇÃO

1992

RESUMO

Atualmente há um grande interesse pelo uso de semicondutores compostos, à base da liga de índio e fósforo (InP), na área de dispositivos optoeletrônicos para telecomunicações. Na fabricação e no controle de qualidade destes dispositivos, a necessidade de utilização de processos confiáveis continua crescendo. O ataque químico (etching) em semicondutores constitue uma etapa importante no seu processamento pois, todo dispositivo é submetido a vários etchings neste processo. No entanto, embora este método seja usado em escala de produção e existam na literatura muitas informações sobre soluções de ataque químico e seus efeitos sobre semicondutores compostos, principalmente o InP, não há praticamente nenhuma publicação que discuta o que ocorre durante os etchings. Assim, desenvolvemos este trabalho com a finalidade de compreendermos o processo de ataque químico que ocorre, em particular, com o InP em soluções de HCl em meio aquoso e alcoólico. Iniciamos a pesquisa identificando os produtos da reação de dissolução do InP em HCl e, confirmamos dessa forma, o mecanismo de dissolução proposto na literatura. Relacionamos o poder de ataque químico com o grau de dissociação do HCl, através da variação da concentração da solução de ataque (3 a 12M em meio aquoso). A constante de velocidade de reação (k) foi determinada através da inclinação do gráfico da variação do número de moles de InP com o tempo. O comportamento do ataque químico em função da concentração de HCl em meio aquoso e alcoólico é observado em um gráfico de variação de k em função das concentrações de HCI em que ocorreram os etchings. O modelamento matemático destas curvas tornou o etching mais previsível para este sistema, permitindo o seu planejamento. A dependência de k com a temperatura em que foram realizados os etchings também foi estudada, através da equação de Arrhenius, onde gráficos do log k em função de 1/T resultaram em retas, cujas inclinações correspondem à energia de ativação da reação. Os valores da energia de ativação serviram para definir se a etapa determinante da velocidade de reação de dissolução do semicondutor é controlada por difusão ou cineticamente. Isto também foi confirmado na observação dos perfis de ataque resultantes do etching em regiões pré-determinadas na superfície do semicondutor, por processos fotolitográficos. Os perfis de ataque foram observados com o auxílio do microscópio eletrônico de varredura e os planos cristalográficos revelados pelo etching foram identificados. Utilizamos o etching químico com solução de HCI/H3PO4 (3:2), como procedimento alternativo para o desbaste de substratos de InP. Dessa forma, minimizamos e, em alguns casos, até eliminamos muitos problemas existentes no método tradicional de desbaste (químico-mecânico). Todos os experimentos foram realizados em área limpa, nos laboratórios da Divisão de Optoeletrônica, do CPqD-TELEBRAS.

ASSUNTO(S)

quimica inorganica semicondutores

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