[发明专利]锑化镓单晶表面的氧化层厚度的控制方法

说明书

本公开公开了一种锑化镓单晶表面的氧化层厚度的控制方法，包括：对锑化镓抛光片用化蜡剂稀释液进行去蜡处理后，用去离子水冲洗；将所述锑化镓抛光片置于有机溶液中处理后，用去离子水冲洗；将所述锑化镓抛光片进行化学腐蚀液处理后，用去离子水冲洗；将所述锑化镓抛光片干燥处理后进行氮气密封。通过依次使用化蜡剂稀释液、有机溶液、化学腐蚀液对锑化镓抛光片进行表面化蜡工艺处理，能够改善表面颗粒物的吸附，并去除表面生成的自然氧化层，减少锑化镓单晶与外在环境的接触时间，从而有效控制锑化镓表面的氧化层厚度，满足外延材料使用要求。

技术领域

本公开涉及半导体材料表面研究领域，尤其涉及一种III-V族化合物半导体材料锑化镓单晶表面的氧化层厚度的控制方法。

背景技术

锑化镓(GaSb)衬底是II类超晶格中长波红外探测器及焦平面阵列(FPA)的关键基础材料，在红外技术领域具有良好应用前景。但是GaSb材料表面化学性质活泼，当表面暴露于空气中或经过不同工艺处理后，在锑化镓材料表面形成一层不能发光却又影响GaSb发光质量的氧化层，而氧化层的厚度及性质会影响后续外延工艺的脱氧工艺。因此，去除GaSb材料表面的氧化层，并使其在一段时间内阻隔其表面的氧化反应，可以整体提高锑化镓器件的稳定性、发光等性质。因此需要采用化学腐蚀对GaSb表面氧化层进行减薄，最终获得表面氧化层厚度小的均匀GaSb晶片，以满足后续外延材料的生长。

传统的GaSb单晶材料表面处理方法是通过多步骤有机试剂进行去蜡处理，步骤繁琐，表面沾污大，处理过程中与空气接触比较频繁，并且与有机试剂接触时间长，这些都会造成表面氧化层厚度的增加，造成GaSb表面生成的氧化层的厚度、组成成分、均匀性和致密性等有很大的差异，而表面氧化层的性质会直接影响外延工艺的脱氧温度。不优的表面氧化层的脱氧温度很高，且衬底表面不均匀的氧化层会导致分子束外延时脱氧不完全；由残留的氧化层形成的岛状形核位置，在外延过程中会形成微结构缺陷，从而严重影响外延层的结晶质量。表面氧化层的结构不稳定性会使其在曝露空气中厚度不断增加，造成外延时无法脱氧等问题。因此解决GaSb材料表面氧化层厚度问题对外延生长具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本公开的实施例提供一种锑化镓单晶表面的氧化层厚度的控制方法，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本公开的一个方面的实施例，提供了一种锑化镓单晶表面的氧化层厚度的控制方法，包括：对锑化镓抛光片用化蜡剂稀释液进行去蜡处理后，用去离子水冲洗；将所述锑化镓抛光片置于有机溶液中处理后，用去离子水冲洗；将所述锑化镓抛光片进行化学腐蚀液处理后，用去离子水冲洗；将所述锑化镓抛光片干燥处理后进行氮气密封。

根据本公开的实施例，所述化蜡剂中的氧含量为1％～2％；所述化蜡剂的pH值为13～13.5。

根据本公开的实施例，所述化蜡剂稀释液中化蜡剂的含量为10％～40％。

根据本公开的实施例，对锑化镓抛光片用化蜡剂稀释液进行去蜡处理包括：将所述锑化镓抛光片在温度为60℃～85℃的所述化蜡剂稀释液中浸泡1min～5min。

根据本公开的实施例，所述有机溶液为异丙醇。

根据本公开的实施例，将所述锑化镓抛光片置于有机溶液中处理包括：将所述锑化镓抛光片在温度为16℃～40℃的所述有机溶液中浸泡30s～60s。

根据本公开的实施例，所述化学腐蚀液包括去离子水、体积分数为2％～5％氧化剂和体积分数为20％～60％腐蚀剂。

根据本公开的实施例，所述氧化剂为质量分数为30％的双氧水，所述腐蚀剂为质量分数为37％的盐酸。

根据本公开的实施例，将所述锑化镓抛光片进行化学腐蚀液处理包括，将所述锑化镓抛光片在温度为16℃～25℃的所述化学腐蚀液中浸泡1min～2min。