CN106119972A - 一种控制GaSb单晶衬底表面颗粒度的方法 - Google Patents

一种控制GaSb单晶衬底表面颗粒度的方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种控制GaSb单晶衬底表面颗粒度的方法,包括：步骤1）GaSb单晶片进行抛光，抛光后将GaSb单晶片浸泡在无水乙醇中；步骤2）将GaSb单晶片依次在无水乙醇、石油醚、异丙醇有机溶剂中进行超声清洗，在每种试剂中清洗时间为10～15分钟，完毕后将GaSb单晶片浸泡在无水乙醇中；步骤3）将GaSb单晶片浸入盐酸和异丙醇按体积比1:4进行混合的溶液中，进行超声清洗5～10分钟，完毕后将GaSb单晶片浸泡在无水乙醇中；步骤4）将GaSb单晶片取出，在氮气或惰性气体的环境下吹干，并装盒密封。本发明通过改进工艺，通过在超净环境下对晶片进行加工，并采用化学清洗与氮气封装工艺可有效去除GaSb单晶表面残留杂质和颗粒，控制颗粒度在100/cm2以下，大大提高GaSb单晶衬底表面质量。

Description

一种控制GaSb单晶衬底表面颗粒度的方法
技术领域
本发明涉及半导体材料制备技术领域，尤其涉及一种通过化学钝化提高GaSb单晶衬底表面质量的方法，GaSb单晶衬底材料可用于制备新型红外探测器件。
背景技术
锑化镓（GaSb）是一种非常重要的III-V 族直接带隙半导体材料，其作为衬底生长的二元、三元、四元系半导体材料禁带宽度完全覆盖了2-5µm 中红外波段。AlSb、GaSb、InAs的晶格常数在6.1Å附近，相互之间的晶格失配很小，有利于生长高质量低缺陷密度的外延材料，这使得GaSb成为研制II类超晶格中红外波段激光器、探测器的理想衬底材料。目前锑化镓基中红外激光器、探测器已广泛用于夜视、通讯、气象、大气监测、工业探伤、地球资源探测、测温等领域。
GaSb单晶衬底材料的表面质量包括晶片表面损伤、粗糙度、残留杂质颗粒等，表面损伤划痕在外延材料生长过程中会向外延层延伸影响材料一致性，表面粗糙度的大小也会影响外延材料的均匀性，晶片表面残留杂质及颗粒的存在可能在外延过程中向外延材料扩散影响材料的电学性能。因此高质量的单晶衬底表面是制备高性能外延器件的必要条件。GaSb单晶表面损伤及粗糙度可以通过控制晶片表面抛光过程的压力、速度，抛光液成分等得到表面无损伤，粗糙度小于0.5nm的表面。表面残留颗粒影响因素较多，与材料本身性质、环境因素、加工工艺等都有关系。GaSb单晶硬度较小，表面化学活性大，极易吸附残留杂质及颗粒，如果不加以控制，表面颗粒度可达到103/cm2以上。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种控制GaSb单晶衬底表面颗粒度的方法，该方法重复性好，可操作性强，晶片表面颗粒度低，适用于批量生产。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种控制GaSb单晶衬底表面颗粒度的方法,该方法包括如下步骤：
步骤1）GaSb单晶片进行抛光，抛光后将GaSb单晶片浸泡在无水乙醇中；
步骤2）将GaSb单晶片依次在无水乙醇、石油醚、异丙醇有机溶剂中进行超声清洗，在每种试剂中清洗时间为10～15分钟，完毕后将GaSb单晶片浸泡在无水乙醇中；
步骤3）将GaSb单晶片浸入盐酸和异丙醇按体积比1:4进行混合的溶液中，进行超声清洗5～10分钟，完毕后将GaSb单晶片浸泡在无水乙醇中；
步骤4）将GaSb单晶片取出，在氮气或惰性气体的环境下吹干，并装盒密封。
进一步，所述步骤1）至步骤4）在百级以上的洁净环境中进行。
进一步，所诉步骤1）对GaSb单晶片使用化学机械抛光。
进一步，所述步骤4）中的氮气或惰性气体的纯度在99.999%以上。
本发明通过改进工艺，通过在超净环境下对晶片进行加工，并采用化学清洗与氮气封装工艺可有效去除GaSb单晶表面残留杂质和颗粒，控制颗粒度在100/cm2以下，大大提高GaSb单晶衬底表面质量。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作详细说明。
实施例1
控制GaSb单晶衬底表面颗粒度的方法,该方法包括如下步骤：
步骤1）对GaSb单晶片使用化学机械抛光，以到粗糙度要求，抛光后将GaSb单晶片放在聚四氟样品架上，然后浸泡在无水乙醇中；防止过度氧化。
步骤2）将GaSb单晶片依次在无水乙醇、石油醚、异丙醇有机溶剂中进行超声清洗，超声清洗时利用超声机完成，在每种试剂中清洗时间为10分钟，完毕后将GaSb单晶片浸泡在无水乙醇的烧杯中；以去除晶片表面的残留有机杂质颗粒。
步骤3）将GaSb单晶片浸入盐酸和异丙醇按体积比1:4进行混合的溶液中，进行超声清洗5分钟，超声清洗时利用超声机完成，完毕后将GaSb单晶片浸泡在无水乙醇中；通过酸性溶液清洗去除GaSb单片表面氧化物及附属颗粒。
步骤4）将GaSb单晶片取出，在氮气的环境下吹干，装入晶片盒中，然后在塑封袋中充入氮气密封。采用高纯度的氮气，纯度在5N（99.999%）以上。
上述步骤1）至步骤4）在百级以上的洁净环境中进行，空气洁净纯度参考《国家标准GB50073-2001》。
实施例2
控制GaSb单晶衬底表面颗粒度的方法,该方法包括如下步骤：
步骤1）对GaSb单晶片使用化学机械抛光，以到粗糙度要求，抛光后将GaSb单晶片放在聚四氟样品架上，然后浸泡在无水乙醇中；防止过度氧化。
步骤2）将GaSb单晶片依次在无水乙醇、石油醚、异丙醇有机溶剂中进行超声清洗，超声清洗时利用超声机完成，在每种试剂中清洗时间为15分钟，完毕后将GaSb单晶片浸泡在无水乙醇的烧杯中；以去除晶片表面的残留有机杂质颗粒。
步骤3）将GaSb单晶片浸入盐酸和异丙醇按体积比1:4进行混合的溶液中，进行超声清洗10分钟，超声清洗时利用超声机完成，完毕后将GaSb单晶片浸泡在无水乙醇中；通过酸性溶液清洗去除GaSb单片表面氧化物及附属颗粒。
步骤4）将GaSb单晶片取出，在惰性气体（如氦气）的环境下吹干，装入晶片盒中，然后在塑封袋中充入氮气密封。采用高纯度的惰性气体，纯度在5N（99.999%）以上。
上述步骤1）至步骤4）在百级以上的洁净环境中进行，空气洁净纯度参考《国家标准GB50073-2001》。
实施例3
控制GaSb单晶衬底表面颗粒度的方法,该方法包括如下步骤：
步骤1）对GaSb单晶片使用化学机械抛光，以到粗糙度要求，抛光后将GaSb单晶片放在聚四氟样品架上，然后浸泡在无水乙醇中；防止过度氧化。
步骤2）将GaSb单晶片依次在无水乙醇、石油醚、异丙醇有机溶剂中进行超声清洗，超声清洗时利用超声机完成，在每种试剂中清洗时间为12分钟，完毕后将GaSb单晶片浸泡在无水乙醇的烧杯中；以去除晶片表面的残留有机杂质颗粒。
步骤3）将GaSb单晶片浸入盐酸和异丙醇按体积比1:4进行混合的溶液中，进行超声清洗7分钟，超声清洗时利用超声机完成，完毕后将GaSb单晶片浸泡在无水乙醇中；通过酸性溶液清洗去除GaSb单片表面氧化物及附属颗粒。
步骤4）将GaSb单晶片取出，在氮气的环境下吹干，装入晶片盒中，然后在塑封袋中充入氮气密封。采用高纯度的氮气，纯度在5N（99.999%）以上。
上述步骤1）至步骤4）在百级以上的洁净环境中进行，空气洁净纯度参考《国家标准GB50073-2001》。
上述示例只是用于说明本发明，本发明的实施方式并不限于这些示例，本领域技术人员所做出的符合本发明思想的各种具体实施方式都在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种控制GaSb单晶衬底表面颗粒度的方法,其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤1）GaSb单晶片进行抛光，抛光后将GaSb单晶片浸泡在无水乙醇中；
步骤2）将GaSb单晶片依次在无水乙醇、石油醚、异丙醇有机溶剂中进行超声清洗，在每种试剂中清洗时间为10～15分钟，完毕后将GaSb单晶片浸泡在无水乙醇中；
步骤3）将GaSb单晶片浸入盐酸和异丙醇按体积比1:4进行混合的溶液中，进行超声清洗5～10分钟，完毕后将GaSb单晶片浸泡在无水乙醇中；
步骤4）将GaSb单晶片取出，在氮气或惰性气体的环境下吹干，并装盒密封。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1）至步骤4）在百级以上的洁净环境中进行。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所诉步骤1）对GaSb单晶片使用化学机械抛光。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4）中的氮气或惰性气体的纯度在99.999%以上。
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