薄GaAs层化学腐蚀及它的表面结构

用pH=7±O.05的H_2O_2-NH_4OH溶液,在5±1℃,对晶句是(100)的高阻或浓度为2×10~(13)cm~(-3)的n型GaAs衬底进行腐蚀试验.发现腐蚀速率不但与搅拌有关,且在最初半分钟左右或开始250～500(?)的GaAs腐蚀,其腐蚀速率比更长时问或更深腐蚀时要快得多.分析表明,NH_4OH向GaAs与溶体界面的扩散很可能是腐蚀过程的限制步骤.对腐蚀后的残余氧化层进行测试分析,认为化学腐蚀后在表面有一层极薄的氧化物层,接着是过渡层.用HCI或NH_4OH水溶液清洗则可去除氧化物层并缩小过渡层.     

GaAs表面旋转超声雾化清洗新技术

研究了一种新型湿法化学清洗半导体GaAs表面的方法。通过简单设计清洗工艺能使GaAs表面产生最低的损伤。GaAs表面清洗必须满足三个条件：(1)清除热力学不稳定因素和表面粘附的杂质,(2) 除去GaAs表面氧化层,(3)提供一个光滑平整的GaAs表面。本文采用旋转超声雾化方式用有机溶剂除去GaAs表面的杂质,再用NH4OH:H2O2:H2O= 1:1:10和HCl:H2O2:H2O=1:1:20顺次腐蚀非常薄的GaAs层,去除表面的金属污染,并在GaAs表面形成一个非常薄的氧化层表面,最后用NH4OH:H2O= 1:5溶液来清除GaAs表面氧化层。测试GaAs表面的特性,分别用X射线光电光谱仪、X射线全反射荧光光谱仪和原子力显微镜测试了GaAs表面氧化的组分、GaAs表面金属污染和GaAs表面形貌,测试结果表明通过旋转超声雾化技术清洗可提供表面无杂质污染、金属污染和表面非常光滑的GaAs衬底,以供外延生长。     

化合物半导体

Y99-61799-361 0007273利用 CHl:H_2O_2:H_2O 溶液制备 GaAs 场发射阵列的发射能力=Emission capabilitieS of GaAs field emitter ar-rays fabricated using a HCl:H_2O_2:H_2O solution[会,英]/Yaradou,O.& Ducroquet,F.//Proceedings of1998 International Semiconductor Conference.Vol.2.—361～364(UG)对于 GaAs 腐蚀来说,HCl:H_2O_2:H_2O(40:4:1)溶液具有高的各向同性特性。这种混合溶液的腐蚀速率     

锑化铟表面腐蚀和清洗方法的俄歇评价

确定了用于定量俄歇电子能谱测定所需的反灵敏度因数α_i。便于对目前锑化铟器件工艺中采用各种腐蚀和清洗方法处理后的锑化铟(111)面进行半定量俄歇分析。通过化学腐蚀清洗后表面氧化物的氩离子腐蚀时间与已知厚度的阳极氧化物氩离子腐蚀时间的对比,估算出化学腐蚀清洗后表面氧化层的厚度。我们发现,表面上碳元素在0至70％之间变化,氧化物厚度在5至100(?)间变化,表面上In/Sb原子比从0.6变至3.0,所有这些变化都与所用的腐蚀方法有关。     

GaAs超薄层腐蚀与非线性光学器件制作

用液相外延生长与H_2O_2选择腐蚀制备了GaAs—GaAlAs非线性光学器件。研究了H_2SO_4:H_2O_2:H_2O腐蚀液的快速腐蚀和H_2O_2—NH_3·H_2O的GaAs选择腐蚀过程。适宜pH值的H_2O_2腐蚀液对GaAs具有～1μm/小时的腐蚀速度,而对Ga_1-xAlxAs(x≥0.25)不产生腐蚀。分析和讨论了腐蚀过程和速择腐蚀机理。     

分子束外延生长GaAs单晶薄膜

本文报导首次用自制的分子束外延(MBE)炉生长GaAs单晶薄膜的初步工艺实验。用一个喷射炉装GaAs多晶作As源,另一个喷射炉装Ga作Ga源。把GaAs(100)衬底腐蚀、清洗后置于衬底台上,调节喷射炉的温度使分子束强度比(As_2)/()Ga为5～10左右,其衬底保持在适当温度时进行外延生长。从电子衍射的花样和外延层厚度等测试结果表明:使用MBE成功地生长出了GaAs单晶薄膜。     

氧等离子体条件下GaAs的阳极自体氧化

本文实验装置使用1.5～2MHz高频振荡器,在低氧压下辉光放电产生氧等离子体对GaAs进行自体氧化。观察了高频电场、阳极偏压、加热温度等条件对氧化速度、氧化物均匀性等的影响,分析了氧化物的结构与组成及电性能,园满地制备出大面积GaAs自体氧化物。 所用GaAs样品为:n型<100>晶向,N_d≈10~(17)cm~(-3),φ35圆片。晶片由机械-化学抛光后溶剂脱蜡,再用H_2SO_4:H_2O_2:H_2O=4:1:1(体积)溶液腐蚀,冷、热去离子水漂洗。 在阳极偏压 45V,加热温度170℃时氧化速度为120[A/分],氧化物折射率为1.83～1.85(波长6328A),电阻率大于10~(15)Ω·cm,击穿电场强度 为±10~6V·cm~(-1),给出了MOS C-V,I-V特性,电子衍射图和俄歇电子能谱分析结果。     

半导体及其氧化物的氢等离子体腐蚀

用氢等离子体腐蚀了半导体材料(如:GaAs、GaSb、InP、Si等)及其氧化物和氮化硅的表面。采用光谱椭圆仪、俄歇波谱仪和扫描电子显微镜(SEM)等综合分析技术,研究了刻蚀速率、表面组分和形态。实验证明:氢等离子体对于SiO_2上的硅和GaAs上的GaAs氧化物的选择刻蚀速率分别为30和2左右。还表明,经氢等离子体腐蚀的(曝露在空气中)GaAs表面上Ga/As的浓度比近似等于GaAs空气解理面上的Ga/As的浓度比。对于GaSb也得到了类似的结果。氢等离子体腐蚀过的InP表面呈现出偏析现象,即富In的表面结构。椭圆仪和电子显微镜测量的结果表明:半导体及其氧化物的腐蚀速率与被蚀物质的种类有关,对不同种类的化合物,腐蚀速率有几个数量级的差别。实验还证明:扫描椭圆仪可以用于表面腐蚀过程的监控。讨论了使用氢等离子体对材料表面制备的一些优缺点及在刻蚀方面的应用。     

GaAs(100)热退火表面的变角XPS定量分析

利用变角X射线光电子能谱(XPS)及其层状结构的计算程序分析和计算GaAs(100)在600—675℃热退火处理后表面组分/深度的定量变化.在GaAs表面氧化物与衬底之间存在一过渡层,即弛豫层,该层在自然情况下为富As的结构,经600℃以上的温度退火后,成为富Ga的结构.实验和计算发现该层的厚度和Ga的相对含量随退火温度增加而增大,即弛豫层中的Ga含量由53.4%变为62.1%,弛豫层厚度由1.3nm变为2.2nm.     

GaAs(100)热退火表面的变角XPS定量分析

利用变角X射线光电子能谱(XPS)及其层状结构的计算程序分析和计算GaAs(100)在600-675℃热退火处理后表面组分/深度的定量变化.在GaAs表面氧化物与衬底之间存在一过渡层,即弛豫层,该层在自然情况下为富As的结构,经600℃以上的温度退火后,成为富Ga的结构.实验和计算发现该层的厚度和Ga的相对含量随退火温度增加而增大,即弛豫层中的Ga含量由53.4%变为62.1%,弛豫层厚度由1.3nm变为2.2nm.     

GaAs surface wet cleaning by a novel treatment in revolving ultrasonic atomization solution

A novel process for the wet cleaning of GaAs surface is presented. It is designed for technological simplicity and minimum damage generated within the GaAs surface. It combines GaAs cleaning with three conditions consisting of (1) removal of thermodynamically unstable species and (2) surface oxide layers must be completely removed after thermal cleaning, and (3) a smooth surface must be provided. Revolving ultrasonic atomization technology is adopted in the cleaning process. At first impurity removal is achieved by organic solvents; second NH_4OH : H_2O_2 : H_2O =1:1:10 solution and HCl : H_2O_2 : H_2O = 1:1:20 solution in succession to etch a very thin GaAs layer, the goal of the step is removing metallic contaminants and forming a very thin oxidation layer on the GaAs wafer surface;NH_4OH : H_2O =1:5 solution is used as the removed oxide layers in the end. The effectiveness of the process is demonstrated by the operation of the GaAs wafer. Characterization of the oxide composition was carried out by X-ray photoelectron spectroscopy. Metal-contamination and surface morphology was observed by a total reflection X-ray fluorescence spectroscopy and atomic force microscope. The research results show that the cleaned surface is without contamination or metal contamination. Also, the GaAs substrates surface is very smooth for epitaxial growth using the rotary ultrasonic atomization technology.     

砷化镓晶片表面的XPS研究

用X射线光电子能谱分析技术（XPS）研究了几种砷化镓抛光片及经不同表面处理方法处理的砷化镓晶片表面的化学计量比和表面化学组成。结果表明砷化镓抛光片的表面自然氧化层中含有Ga2O3、As2O5、As2O3及元素As；表面化学计量比明显富镓，而经过适当的化学处理后这些表面特性能得到较大改善。     

外腔面发射激光器GaAs基质的酸性腐蚀

外腔面发射激光器的GaAs基质厚度大,热导率低,严重阻碍有源区热量的扩散,影响激光器功率的提高。为了去除激光器的GaAs基质,采用硫酸系酸性腐蚀,通过改变腐蚀液浓度和腐蚀温度来比较腐蚀液对GaAs基质的腐蚀影响,并采用原子力显微镜照片表征了腐蚀表面的粗糙度。结果表明,当腐蚀液的体积比V（H2SO4）:V（H2O2）:V（H2O）=1:5:10,腐蚀温度为30℃时,腐蚀速率适中,为5.2μm/min,腐蚀表面粗糙度2.7nm,腐蚀总体效果较为理想。较好的GaAs基质腐蚀效果为外腔面发射激光器衬底去除腐蚀阻挡层的选择性腐蚀提供了基本的保障。     

GaAs MISFET制备中的选择性腐蚀研究

研究了体积比为1:1到10:1的50%柠檬酸/双氧水溶液对GaAs/A1 Ga1-xAs结构腐蚀的选择特性,用α台阶仪、原子力显微镜(AFM)等方法研究了腐蚀样品表面的微观形貌.利用这种选择腐蚀技术制备了undoped-GaAs/n-GaAs调制掺杂沟道金属-绝缘体-半导体场效应晶体管,获得了很好的器件特性参数,证明了这种腐蚀溶液适合于器件制备中的栅挖槽工艺.     

Selective wet etch of a TaN metal gate with an amorphous-silicon hard mask

The appropriate wet etch process for the selective removal of TaN on the HfSiON dielectric with an amorphous-silicon(a-Si) hardmask is presented.SCI(NH_4OH:H_2O_2:H_2O),which can achieve reasonable etch rates for metal gates and very high selectivity to high-k dielectrics and hardmask materials,is chosen as the TaN etchant. Compared with the photoresist mask and the tetraethyl orthosilicate(TEOS) hardmask,the a-Si hardmask is a better choice to achieve selective removal of TaN on the HfSiON dielectric be...     

GaAs/AlGaAs多层膜刻蚀的陡直度

GaAs/AlGaAs多层膜的陡直度较大程度地关系到其实际应用效果,但在实际加工中较难控制,因此有必要研究刻蚀过程中一些主要因素对其陡直度的影响。结合具体工作情况,用AZ1500光刻胶作为掩模,GaAs/Al0.15Ga0.85As多层膜为刻蚀材料,分别使用湿法和干法对其进行刻蚀。湿法刻蚀的刻蚀剂为H3PO4+H2O2溶液,干法刻蚀采用感应耦合等离子体(ICP)刻蚀法,等离子体由Cl2+BCl3(蒸汽)混合气体电离形成。通过控制变量方法,发现湿法刻蚀中刻蚀剂配比和温度以及干法刻蚀中BCl3(蒸汽)流量对刻蚀陡直度的影响规律。由此得出,提高H3PO4所占比例和降低刻蚀温度虽然会降低刻蚀速率,但可以提高多层膜的陡直度;ICP刻蚀的陡直度优于湿法刻蚀,BCl3(蒸汽)的流量在一定范围内对刻蚀陡直度的影响较小。     

A study of the interaction of gallium arsenide with wet chemical formulations using thermodynamic calculations and spectroscopic ellipsometry

This paper investigates the effectiveness of different wet chemical treatments and their ability to produce/regrow a thin, stable surface oxide layer on GaAs. Results from thermodynamic considerations indicate that a stable surface oxide layer, free of excess arsenic and arsenic oxides, can be achieved by properly choosing aqueous solutions targeted within the GaAs solubility range (pH < 3 or pH > 11) followed by deionized (DI) water rinsing. This is further corroborated by spectroscopic ellipsometric data that can qualitatively, but correctly, identify the thickness of the surface oxide layer after different wet chemical treatments. Specifically, samples treated with acidic solutions based on HCl, HF, and H₃PO₄ and diluted ammonium hydroxide solution produce a more stable surface layer that is thinner than the native oxide layer on GaAs. The results and subsequent discussion are presented in the context of an attempt at achieving a well passivated GaAs surface, free of excessive surface state defects responsible for Fermi-level pinning.     

GaAs、GaP、InP、InGaAsP、AlGaAs、InAlGaAs的化学腐蚀研究

为研制全集成光开关、微片式激光器等，对ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＡＩＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ等材料的化学腐蚀进行了实验研究。为了研制ＩｎＡｌＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＡｌＧａＡｓ微片式激光器，开发了Ｈ３ＰＯ４／Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏ薄层腐蚀液和ＨＣｌ／Ｈ２Ｏ选择性腐蚀液；为了研制ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰＴｂａｒ型光波导，开发了ＨＣｌ／Ｈ３ＰＯ４／Ｈ２Ｏ２薄层腐蚀液和ＨＣｌ／Ｈ２Ｏ２选择性腐蚀液；为了研制ＧａＰ、ＩｎＧａＰ光波导，开发了ＨＣｌ／ＨＮＯ３／Ｈ２Ｏ薄层腐蚀液。它们都具有稳定、重复性好、速率可控、腐蚀后表面形貌好等特点。除此之外，蚀刻成的ＧａＰ光波导侧壁平滑无波纹起伏。此种结果尚未见报导。