[发明专利]一种硫钝化与快速热退火二步法处理n-GaSb衬底的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硫钝化与快速热退火二步法处理n型GaSb衬底的方法，属于半导体器件制备技术领域。 

技术背景

与GaSb衬底晶格匹配的对应三元、四元GaSb基半导体材料的光谱范围在1.5～4.3μm之间，在光纤通信、气体特征谱线检测以及生化制品检出等方面具有十分广阔的应用前景，目前，GaSb及材料被广泛用于制备红外光纤传输的激光器和探测器。此外，GaSb材料的电子迁移率比GaAs材料高很多，使得它在制作微波器件方面具有很好的应用前景。 

根据n型GaSb材料自身特性，其不稳定机理大致可表示为： 

2GaSb+3O₂→Ga₂O₃+Sb₂O₃

2GaSb+Sb₂O₃→Ga₂O₃+4Sb 

以上自发化学过程中产生的很小量的Sb薄层，已经足够使材料的表面复合率以及表面漏电流大大增加，使得GaSb材料的可靠性大大降低，严重影响到器件的可靠性和性能。 

本发明采用的S₂Cl₂处理结合快速热退火处理是有效的钝化处理方案。首先，S₂Cl₂处理反应速度快，并且用CCl₄对S₂Cl₂稀释可有效控制腐蚀速度，S₂Cl₂处理可以达到既去氧又钝化的效果，但是经硫化处理后的n型GaSb在空气中容易被重新氧化，降低钝化本良好的效果。快速热退火具有杂质激活率高、再分布小、损伤缺陷消除好等优点，结合RTA处理，可防止硫化后的n型GaSb再次被氧化，完善并提高钝化效果，因此S₂Cl₂处理结合快速热退火处理n型GaSb是很有效的钝化方法。 

本发明提出了一种硫钝化与快速热退火二步法处理GaSb衬底的方法，采用硫钝化与快速热退火结合处理GaSb衬底，能更大程度降低n型GaSb表面复合率，改善n型GaSb表面的电学特性，使具有稳定的界面，提高n型GaSb基半导体激光器器件的可靠性。 

发明内容

本发明是一种硫钝化与快速热退火二步法处理n型GaSb衬底的方法。通过硫钝化与快速热退火结合的处理方法，能高效和有效可控的降低n型GaSb表面复合速率，改善n型GaSb表面的电学特性；结合快速热退火处理，能防止硫化后的表面再次氧化而降低钝化效果，使能够完善仅硫化后的n型GaSb发光性能，并使n型GaSb因离子注入产生的反常损失得到很好的恢复，使具有稳定的界面，提高n型GaSb基半导体激光器器件的可靠性。 

本发明的效果在于，硫化处理后结合快速热退火处理能够完善并提高硫钝化后的n型GaSb，使具有稳定的界面，改善n型GaSb的电学特性和发光性能，提高n型GaSb基半导体激光器器件的可靠性。 

具体实施方式

依次将n型GaSb材料用丙酮、乙醇、IPA超声波、去离子水清洗，再用N₂吹干，然后 放入S₂Cl₂溶液中浸泡10-20s，紧接着用CCl₄冲洗，再用丙酮、乙醇、去离子水清洗，最后用N₂吹干，完成硫化过程。 

将硫化后的n-GaSb材料进行快速热退火处理，退火温度520±5℃，退火时间30s后降至室温完成退火过程。 

附图说明：图1为采用硫钝化与快速热退火二步法处理后的GaSb材料的原子力显微镜图。