Анотація до роботи:

Кусяк Н.В. “Взаємодія InAs, InSb та GaAs з бромвиділяючими травильними композиціями”. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.01 – неорганічна хімія. – Львівський національний університет ім. І.Франка, Львів, 2003.

Дисертація присвячена дослідженню фізико–хімічної взаємодії нелегованого та легованого оловом InAs, InSb та GaAs з бромвиділяючими розчинами систем HBr – HNO₃(H₂O₂, K₂Cr₂O₇) і розробці на основі отриманих експериментальних результатів травильних композицій та режимів обробки поверхні вказаних напівпровідникових матеріалів. З використанням математичного планування експерименту побудовано 36 поверхонь однакових швидкостей травлення (діаграми Гіббса) для розчинення InAs та InSb в розчинах одинадцяти потрійних систем HBr – HNO₃(H₂O₂, K₂Cr₂O₇) – розчинник та легованого оловом InAs і GaAs в розчинах семи потрійних систем HBr – HNO₃(H₂O₂) – розчинник.

Встановлено вплив окисника і розчинника на швидкість хімічного розчинення, поліруючі властивості розчинів та якість полірованої поверхні InAs, InAs(Sn), InSb та GaAs. Показано, що легування InAs оловом сильно впливає як на швидкість хімічного травлення, так і на концентраційні межі поліруючих розчинів в кожній з досліджених систем.

На основі аналізу температурних залежностей швидкості взаємодії досліджуваних напівпровідникових матеріалів з розчинами систем HBr – HNO₃(H₂O₂, K₂Cr₂O₇) – розчинник виявлено існування компенсаційної залежності в кінетиці хімічного травлення.

У досліджених системах оптимізовано склади поліруючих травильних композицій і розроблено режими та методи підготовки полірованих поверхонь InAs, InAs(Sn), InSb та GaAs.

1. Досліджено характер фізико-хімічної взаємодії InAs, InSb та GaAs з бромвиділяючими розчинами систем HBr – HNO₃(H₂O₂, K₂Cr₂O₇) – розчинник, побудовано поверхні рівних швидкостей травлення (діаграми Гіббса) та визначено межі існування областей поліруючих та неполіруючих розчинів.

2. Показано, що використання HNO₃ як окисника в складі бромвиділяючих розчинів сприяє формуванню травильних композицій з великою (300–510 мкм/хв) швидкістю розчинення InAs, InAs(Sn), InSb та GaAs, а заміна HNO₃ на H₂O₂ або K₂Cr₂O₇ приводить до різкого зменшення (0,5-19 та 0,1-6 мкм/хв відповідно) швидкості травлення вказаних напівпровідникових матеріалів.

3. Встановлено вплив різних органічних розчинників (етиленгліколь, диметилформамід, ЕДТА, ацетатна, оксалатна, лактатна та цитратна кислоти) та хлоридної кислоти на процес хімічного травлення InAs, InSb та GaAs і поліруючі властивості розчинів. Визначено, що у випадку систем HNO₃ – HBr – розчинник найкращі поліровані поверхні отримуються при використанні етиленгліколю, у випадку систем H₂O₂ – HBr – розчинник – при застосуванні лактатної кислоти, а в системах K₂Cr₂O₇ – HBr – розчинник – при використанні оксалатної кислоти.

4. Показано, що легування оловом сильно впливає на швидкість та характер розчинення індій арсеніду, що може бути пояснено сповільнюючою дією сполук стануму, які утворюються в процесі хімічного травлення, на процес хімічного розчинення основного матеріалу. Вірогідно, що на характер травлення напівпровідникових сполук повинні впливати й інші домішки.

5. Для хімічної обробки легованого оловом InAs, InSb та GaAs вперше запропоновано використовувати новий клас травильних розчинів: бромвиділяючі травильні композиції, у яких бром виділяється в результаті взаємодії між компонентами композиції, а його вміст може до певної міри регулюватись введенням різноманітних розчинників.

6. Встановлено існування компенсаційної залежності в кінетиці хімічного травлення нелегованого та легованого оловом InAs, InSb та GaAs в розчинах систем HBr – HNO₃(H₂O₂, K₂Cr₂O₇) – розчинник.

7. На основі кінетичних досліджень, результатів металографічного та профілометричного аналізів розроблено серію бромвиділяючих травильних композицій для різних технологічних обробок InAs, InAs(Sn), InSb та GaAs (полірування, селективне травлення) та оптимізовано склади травників і технологічні режими проведення операцій хімічної обробки вказаних матеріалів.

Публікації автора:

1. Томашик З.Ф., Даниленко С.Г., Томашик В.Н., Кусяк Н.В. Взаимодействие арсенида и антимонида индия с водными растворами азотной кислоты // Неорган. материалы. – 2000. – Т. 36, № 2. – С. 153-156.

2. Томашик В.М., Томашик З.Ф., Кусяк Н.В. Хімічне травлення нелегованого та легованого InAs в розчинах системи HNO₃–HBr–етиленгліколь // Фізика і хімія твердого тіла. – 2001. – Т.2, №4. – С.631-636.

3. Tomashik Z.F., Kusiak N.V., Tomashik V.N., Danylenko S.G. Polishing of InSb in K₂Cr₂O₇ - HBr – HCl (oxalic acid) solutions // Proceeding of SPIE. – 2001. – Vol. 4355. – P. 294-298.

4. Томашик З.Ф., Кусяк Н.В., Томашик В.Н., Даниленко С.Г. Химическое травление арсенида индия растворами системы K₂Cr₂O₇ – HBr – щавлевая кислота // Конденсир. среды и межфазные границы. – 2001. – Т.3, №1. – С. 14-17.

5. Томашик В.Н., Кусяк Н.В., Томашик З.Ф. Химическое травление нелегированного и легированного арсенида индия в растворах системы HNO₃–HBr–ДМФА// Оптоэлектроника и полупроводн. техника. – 2001. – Вып.36. – С.112-117.

6. Кусяк Н.В., Томашик З.Ф., Томашик В.Н., Даниленко С.Г. Растворение арсенида и антимонида индия в системе K₂Cr₂O₇-HBr–HCl-H₂O // Укр. хим. журнал. – 2002. – Т.68, №1. – С.11-14.

7. Томашик З.Ф., Кусяк Н.В., Томашик В.Н. Химическое травление InAs, InSb и GaAs в растворах системы Н₂О₂ – HBr // Неорган. материалы. – 2002. – Т.38, №5. – С. 535-538.

8. Tomashik Z.F., Kusiak N.V., Danylenko S.G., Tomashik V.N. Chemical etching of InAs and InSb in the K₂Cr₂O₇ - HBr – tartric acid solutions // Third Intern. School-Conf. “Physical Problems in Material Science of Semiconductors”. – Abstracts Booklet. – Chernivtsi. – 1999. – P.64.

9. Томашик З.Ф., Томашик В.М., Даниленко С.Г., Кусяк Н.В. Вплив комплексоутворювачів на розчинення антимоніду та арсеніду індію в розчинах HNO₃-HCl // VII Міжн. конф. “Фізика і технологія тонких плівок”. – Матеріали конференції. – Ів.-Франківськ. – 1999. – C.118.

10. Tomashik V.N., Kusiak N.V., Tomashik Z.F., Danylenko S.G. Polishing of indium antimonide in the K₂Cr₂O₇ - HBr – HCl and K₂Cr₂O₇ - HBr – oxalic acid solutions // Fifth Intern. Conf. “Material Science and Material Properties for Infrared Optoelectronics”. – Abstracts Booklet. – Kyiv. – 2000. – P.112.

11. Томашик З.Ф., Кусяк Н.В., Томашик В.М. Вплив легування на хімічне травлення арсеніду індію в бромвиділяючих розчинах // VIІІ Міжн. конф. з фізики і технології тонких плівок. – Матеріали конференції. – Івано-Франківськ. – 2001. – C.158-159.

12. Томашик В.М.. Гриців В.І., Томашик З.Ф., Кусяк Н.В., Чернюк О.С. Хімічне травлення антимонідів галію та індію в кислотних розчинах пероксиду водню // Там же. – С.– 160–161.

13. Томашик З.Ф., Кусяк Н.В., Томашик В.М., Даниленко С.Г. Компенсаційний ефект в кінетиці хімічного травлення арсеніду та антимоніду індію // VIІI Наук. конф. “Львівські хімічні читання-2001”. – Збірник наукових праць. –Львів.– 2001. – C. Н20.

14. Гриців В.І., Кусяк Н.В., Чернюк О.С., Мельничук В.Г. Хімічна взаємодія GaSb та InSb в розчинах систем Н₂О₂–HCl–CH₃COOH (лактатна кислота) // Там же. – C. Н29.

15. Томашик В.Н., Кусяк Н.В., Томашик З.Ф. Химическое растворение GaAs в растворах системы H₂O₂– HBr – молочная (лимонная) кислота // XV Укр. конф. з неорган. хімії. – Київ. – 2001. – C.284.

16. Білевич Є.О., Кусяк Н.В., Гуменюк О.Р. Обробка напівпровідникових сполук А^IIB^VI та A^IIIB^V в бром та йодвиділяючих розчинах // Конф. молодих вчених, співшукачів та аспірантів “IEP - 2001”. – Ужгород. – 2001. – C.71.

17. Tomashik Z.F., Bilewich Y.O., Kusiak N.V., Gumeniuk O.R. Using the Gibbs diagrams in the chemical etching of semiconductors // 6^th Intern. School-Conf. “Phase Diagrams in Materials Science”. – Kiev. – 2001. – P.86.

18. Tomashik Z.F., Kusiak N.V., Tomashik V.N. Polishing of indium antimonide in the Н₂О₂ - HBr – organic acid solutions // Sixth Intern. Conf. “Material Science and Material Properties for Infrared Optoelectronics”. – Kyiv. – 2002. – P.84.