mateltechИзвестия высших учебных заведений. Материалы электронной техникиIzvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering1609-35772413-6387MISIS10.17073/1609-3577-2018-1-43-47mateltech-315Research ArticleЭпитаксиальные слои и многослойные композицииEPITAXIAL LAYERS AND MULTILAYERED COMPOSITIONSВлияние травления теллурида кадмия на качество поверхности эпитаксиальных структурThe effect chemical treatment of the substrate cadmium telluride on the quality of epitaxial structuresПарамоновВ. В.ParamonovV. V.

Парамонов Виктор Васильевич — кандидат химических наук, доцент 

ул. Баженова, д. 2, Калуга, 248000

Victor V. Paramonov: Cand. Sci. (Chim.), Associate Professor 

2 Bazhenova Str, Kaluga 248000

victorparamonov@yandex.ruНовиковаО. В.NovikovaO. V.

Новикова О. В. — научный сотрудник 

2-й Академический проезд, д. 19, Калуга, 248033

O. V. Novikova: Engineer 

19 2th Akademicheski Proezd, Kaluga 248033

andviro@gmail.comКосушкинВ. Г.KosushkinV. G.

Косушкин Виктор Григорьевич – доктор технических наук, профессор 

ул. Баженова, д. 2, Калуга, 248000

Victor G. Kosushkin: Dr. Sci. (Eng.), Professor 

2 Bazhenova Str, Kaluga 248000

kosushkin@gmail.comМосковский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана (Калужский филиал)РоссияKaluga Branch of Bauman Moscow State Technical UniversityRussian FederationООО «Мега Эпитех»РоссияJSC «MeGa Epitech»Russian Federation2018210620192114347Copyright © Парамонов В.В., Новикова О.В., Косушкин В.Г., 20192019Парамонов В.В., Новикова О.В., Косушкин В.Г.Paramonov V.V., Novikova O.V., Kosushkin V.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://met.misis.ru/jour/article/view/315

Исследовано травление подложек теллурида кадмия в водных и неводных растворах перед процессом эпитаксиального наращивания структур CdxHg1-xTe и его влияние на качество поверхности эпитаксиальных слоев. В качестве травителей использовали 2—20%-ные растворы брома в изобутиловом спирте, 5%-ные растворы брома в метаноле, диметилсульфоксиде, этиленгликоле, растворы брома в бромистоводородной кислоте и смеси с глицерином, насыщенный раствор бихромата калия в серной кислоте.

Скорости травления изменялись от 0,2 до 9 мкм/мин. Установлен полирующий характер травления подложек теллурида кадмия в 5%-ном растворе брома в изобутаноле. Процесс растворения носит диффузионный характер, лимитирован массопереносом реагентов в интервале температур 10—60 °С и зависит от концентрации брома и вязкости раствора.

Исследованы морфология и высота микронеровностей эпитаксиальных слоев CdxHg1-xTe в зависимости от способа травления исходной подложки. Найдены оптимальные составы травителей для предэпитаксиальной обработки с целью получения структур с высотой микронеровностей поверхности на уровне 0,1 мкм.

The etching of wafers of cadmium telluride in aqueous and nonaqueous solutions before the epitaxial process of building structures CdxHg1-xTe and its influence on the surface quality of epitaxial layers. As the etchants investigated 2—20 % solution of bromine in isobutyl alcohol, 5 % solution of bromine in methanol, dimethylsulfoxide, ethylene glycol, solutions of bromine in hydrobromic acid and mixed with glycerin, a saturated solution of potassium dichromate in sulfuric acid. The speed of etching was varied from 0.2 to 9 µm/min. Polishing Set nature of the etching substrate of cadmium telluride in 5 % solution of bromine in i-butanol, the dissolution process is diffusion in nature and is limited by the mass transfer of the reactants in the temperature range of 10—60 °C, depending on the concentration of bromine and the viscosity of the solution. Studied the morphology and surface finish of epitaxial layers of CdxHg1-xTe, depending on the method of etching the original substrate. Found the optimal compositions of etchants for precipitaciones processing of obtaining structures with a height of asperities of the surface at 0.1 atm.

химическое травлениеподложки теллурида кадмиябромизобутиловый спиртэпитаксиальные структурыchemical etchingof the substrate of cadmium telluridebromineisobutyl alcoholepitaxial structuresReferencesПономаренко В. П. Теллурид кадмия-ртути и новое поколение приборов инфракрасной фотоэлектроники // Успехи физических наук. 2003. Т. 173, № 6. С. 649—665. DOI: 10.3367/UFNr.0173.200306c.0649Ponomarenko V. P. Cadmium mercury telluride and the new generation of photoelectronic devices. Physics-Uspekhi, 2003, vol. 46, no. 6, pp. 629—644. DOI: 10.1070/PU2003v046n06ABEH001372Кожитов Л. В., Косушкин В. Г., Крапухин В. В., Пархоменко Ю. Н. Технология материалов микро- и наноэлектроники. М.: МИСиС, 2007. 544 с.Kozhitov L. V., Kosushkin V. G., KrapuhinV. V., Parkhomenko Yu. N. Tekhnologiya materialov mikro- i nanoelektroniki [Materials technology micro- and nanotechnology]. Moscow: MISiS, 2007, 544 p. (In Russ.)Atuchin V. V., Borisov S. V., Magarill S. A., Pervukhina N. V. Crystal structural premises to epitaxial contacts for a series of mercury-containing compounds // J. Crystal Growth. 2011. V. 318, Iss. 1. P. 1125—1128. DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2010.08.059Atuchin V. V., Borisov S. V., Magarill S. A., Pervukhina N. V. Crystal structural premises to epitaxial contacts for a series of mercury-containing compounds. J. Crystal Growth, 2011, vol. 318, no. 1, pp. 1125—1128. DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2010.08.059Jiang Q., Mullins J. T., Toman J., Hase T. P., Cantwell B. J., Lloyd G., Basu A., Brinkman A. W., Hetero-epitaxial crystal growth of CdTe on GaAs substrates // J. Crystal Growth. 2008. V. 310, Iss. 7–9. P. 1652—1656. DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2007.11.171Jiang Q., Mullins J. T., Toman J., Hase T. P., Cantwell B. J., Lloyd G., Basu A., Brinkman A. W., Hetero-epitaxial crystal growth of CdTe on GaAs substrates. J. Crystal Growth, 2008, vol. 310, no. 7–9, pp. 1652—1656. DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2007.11.171Nouruzi-Khorasani A., Lunn M. A., Jones I. P., Dobson P. S., Williams D. J., Astles M. G. Surface damage of CdTe by mechanical polishing investigated by cross-sectional TEM // J. Crystal Growth. 1990. V. 102, Iss. 4. P. 1069—1073. DOI: 10.1016/0022-0248(90)90877NNouruzi-Khorasani A., Lunn M. A., Jones I. P., Dobson P. S., Williams D. J., Astles M. G. Surface damage of CdTe by mechanical polishing investigated by cross-sectional TEM. J. Crystal Growth, 1990, vol. 102, no. 4, pp. 1069—1073. DOI: 10.1016/00220248(90)90877-NКосушкин В. Г., Кожитов Л. В., Головатый Ю. П., Емельянов С. Г., Червяков Л. М., Муратов Д. Г. Модели и алгоритмы решения задач технологии материалов микро- и наноэлектроники. Курск: Юго-Зап. гос. ун-т., 2018. 359 с.Kosushkin V. G., Kozhitov L. V., Golovatyi Yu. P., Emel’yanov S. G., Chervyakov L. M., Muratov D. G. Modeli i algoritmy resheniya zadach tekhnologii materialov mikro- i nanoelektroniki [Models and algorithms for solving problems of the technology of materials of micro- and nanoelectronics]. Kursk: Yugo-Zap. gos. un-t., 2018, 359 p. (In Russ.)Кольтгоф И. М., Сендэл Е. Б. Количественный анализ. М.: Госхимиздат, 1948. C. 635—657.Kol’tgof I. M., Sendel E. B. Kolichestvennyi analiz [Quantitative Analysis]. Moscow: Goschimizdat, 1948, pp. 635—657. (In Russ.)Иваницкая В. Г., Томашик З. Ф., Томашик В. Н., Фейчук П. И., Моравец П., Франц Я. Влияние кристаллографической ориентации CdTe на его травление иодвыделящими смесями Н2О2-HI-С6Н8О7/этиленгликоль // Конденсир. среды и межфаз. границы. 2007. Т. 9, № 1. С. 47—52. URL: http://www.kcmf.vsu.ru/resources/t_09_1_2007_008.pdfIvanits’ka V. G., Tomashik Z. F., Tomashik V. M., Feychuk P. I., Moravec P., Franc J. The influence of the CdTe crystallographic orientation on its etching with iodine-separating mixtures Н2О2-HI-С6Н8О7/ethylene glycol. Kondensirovannye sredy i mezhfaznye granitsy, 2007, vol. 9, no. 1, pp. 47—52. (In Russ.). URL: http://www.kcmf.vsu.ru/resources/t_09_1_2007_008.pdfИзобретение № 0002542894. Способ полирующего травителя для теллурида кадмия ртути / А. С. Кашуба, Е. В. Пермикина, 2015. URL: https://edrid.ru/rid/216.013.2ca2.htmlInvention No. 0002542894. Sposob poliruyushchego travitelya dlya tellurida kadmiya rtuti [Polishing etchant method for cadmium mercury telluride]. A. S. Kashuba, E. V. Permikina, 2015. URL: https://edrid.ru/rid/216.013.2ca2.htmlИзобретение № 0002611211. Способ пассивации поверхности теллурида кадмия ртути / А. С. Кашуба, С. В. Головин, 2017. URL: https://edrid.ru/rid/217.015.a8db.htmlInvention No. 0002611211. Sposob passivatsii poverkhnosti tellurida kadmiya rtuti [Method for passivation of mercury cadmium telluride surface]. A. S. Kashuba, S. V. Golovin, 2017. URL: https:// edrid.ru/rid/216.013.2ca2.htmlИзобретение № 0002619423. Способ селективного травителя для теллурида кадмия ртути / А. С. Кашуба, Е. В. Пермикина, П. Р. Петрова, 2017.Invention No. 0002619423. Sposob selektivnogo travitelya dlya tellurida kadmiya rtuti [Method of selective etchant for cadmium telluride mercury]. A. S. Kashuba, E. V. Permikina,P. R. Petrova, 2017.Парамонов В. В., Новикова О. В., Косушкин В. Г. Химическое травление и термообработка структур теллурида кадмия- ртути // Нелинейный мир. 2017. Т. 15, № 4. C. 64—68.Paramonov V. V., Novikova O. V., Kosushkin V. G. Chemical etching and thermal treatment of cadmium-mercury telluride structures. Nelineinyi mir = Nonlinear World, 2017, vol. 15, no. 4, pp. 64—68. (In Russ.)Пат. 2004130554А (РФ). Способ химического травления теллурида кадмия / Н. Н. Колесников, В. В. Кведер, Е. Б. Борисенко, Д. Н. Борисенко, В. К. Гартман, 2006.Pat. 2004130554А (RF). Sposob khimicheskogo travleniya tellurida kadmiya [Method of chemical etching of cadmium telluride]. N. N. Kolesnikov, V. V. Kveder, E. B. Borisenko, D. N. Borisenko,V. K. Gartman, 2006. (In Russ.)Томашик З. Ф., Денисюк Р. А., Томашик В. Н., Чернюк А. С., Раренко И. М. Химическое травление монокристаллов твердых растворов Cd1-xMnxTe растворами иода в метаноле // Журнал неорганической химии. 2009. Т. 54, № 6. С. 945—949.Tomashik Z. F., Tomashik V. N., Denisyuk R. A., Chernyuk A. S., Rarenko I. M. Chemical etching of Cd1-xMnxTe solid solution single crystals with iodine solutions in methanol. Russian Journal of Inorganic Chemistry, 2009, vol. 54, no 6, pp. 881—884. DOI: 10.1134/S0036023609060102Положева А. В., Головин С. В., Лакманова М. Р., Захаров Э. Ф., Кашуба А. С. Химико-механическая обработка поверхности теллурида кадмия-цинка с использованием травителя на основе серной кислоты // Прикладная физика. 2015. № 5. C. 80—83.Pogozheva A. V., Golovin S. V., Lakmanova M. R., Zaharov E. F., Kashuba A. S. Сhemical-mechanical treatment of the cadmium-zinc-telluride surface using the sulfuric acid as an etching agent. Prikladnaya fizika, 2015, no. 5, pp. 80—83. (In Russ.)Воротынцев В. М., Скупов В. Д. Базовые технологии микро- и наноэлектроники : уебное пособие. Москва: Проспект, 2017. 520 с. (С. 156).Vorotyntsev V. M., Skupov V. D. Bazovye tekhnologii mikro- i nanoelektroniki [Basic technologies of micro- and nanoelectronics]. Moscow: Prospekt, 2017, 520 p. (In Russ.)Ivanits’ka V. G., Moravec P., Franc J., Tomashik Z. F., Feychuk P. I., Tomashik V. M., Shcherbak L. P., Mašek K., Höschl P. Chemical etching of CdTe in aqueous solutions of H2O2 - HF - citric acid // J. of Electronic Materials. 2007. V. 36, Iss. 8. P. 1921—1024. DOI: 10.1007/s11664-007-0166-9Ivanits’ka V. G., Moravec P., Franc J., Tomashik Z. F., Feychuk P. I., Tomashik V. M., Shcherbak L. P., Mašek K., Höschl P. Chemical etching of CdTe in aqueous solutions of H2O2 - HF - citric acid. J. of Electronic Materials, 2007, vol. 36, no. 8, pp. 1921—1024. DOI: 10.1007/s11664-007-0166-9Gangash P., Milnes A. G. Etching of Cadmium Telluride // J. of Electrochem. Soc. 1981. V. 128, N 4. P. 924— 926. DOI: 10.1149/1.2127534Gangash P., Milnes A. G. Etching of Cadmium Telluride. J. Electrochem. Soc., 1981, vol. 128, no. 4, pp. 924— 926. DOI: 10.1149/1.2127534

The authors declare that there are no conflicts of interest present.