[發(fā)明專利]一種清洗鈍化GaAS晶圓表面的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410536346.3
• 申請(qǐng)日: 2014-10-11
• 公開（公告）號(hào): CN104392898A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王智勇;張綿;王青;堯舜;高鵬坤;鄭建華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L21/02
• 分類號(hào): H01L21/02
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種GaAS基微波器件的制備工藝過程，具體是制備過程中一種清洗鈍化GaAS晶圓表面的方法。

背景技術(shù)

GaAS具有很高的電子遷移率，大的禁帶寬度，低于si的功耗等優(yōu)點(diǎn),已成為高性能微電子和光電子半導(dǎo)體器件優(yōu)選材料之一，但GaAs表面極易氧化，形成很高的表面和界面的態(tài)密度，從而引起費(fèi)米能級(jí)釘扎和高表面復(fù)合速度。而且其自體氧化層結(jié)構(gòu)疏松、組分穩(wěn)定性差，完全不具有鈍化功能。

發(fā)展有效的表面鈍化(Surface?Passivation)方法，成為發(fā)展GaAS基微波器件的一個(gè)極其重要關(guān)鍵的步驟。研究表明，進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻骖A(yù)處理(表面清洗與鈍化)可以極大地改進(jìn)高遷移率溝道材料的界面質(zhì)量,有效降低界面態(tài)密度，獲得較好的電學(xué)性能,解決費(fèi)米能級(jí)釘扎問題。

目前，去除GaAs本征氧化物主要采用化學(xué)溶液法，利用酸性溶液進(jìn)行清洗，而GaAS表面鈍化大多采用硫化按溶液處理，即國(guó)內(nèi)外較成熟的S鈍化法。但是S鈍化法對(duì)環(huán)境存在一定危害，且處理后的GaAS表面存在一定瑕疵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種安全環(huán)保的清洗鈍化GaAS晶圓表面的方法，該方法有效保證了GaAS襯底的平整性，明顯提高了GaAS基微波器件的電學(xué)性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種清洗鈍化GaAS晶圓表面的方法，其包括以下步驟：首先將GaAs襯底用有機(jī)溶液處理，除去表面的油污；然后用鹽酸溶液浸泡GaAS晶圓，除去表面的自體氧化層，由于HCl對(duì)As和Ga的各價(jià)氧化物都可發(fā)生反應(yīng)生成可溶性的鹽，因此上述去除的Cl-和H+都不具有氧化性，所以在鹽酸溶液中GaAs表面是完整的；接著采用紫外-臭氧方法對(duì)GaAs表面進(jìn)行鈍化；最后將鈍化后的GaAS襯底用去離子水沖洗表面并用高純氮?dú)獯蹈伞?/p>

所述有機(jī)溶液處理過程為，用三氯乙烯溶劑超聲清洗10分鐘。

所述的紫外-臭氧方法，主要是紫外-臭氧設(shè)備產(chǎn)生185nm和254nm高強(qiáng)度UV光。185nm波長(zhǎng)紫外光的光能量能將空氣中的氧氣(O₂)分解成臭氧(O₃)，而254nm波長(zhǎng)的紫外光的光能量能將O₃分解成O₂和活性氧(O)?；钚匝蹩蓪aAs表面的As的氧化物As₂O₃變成As₂O₅,將Ga的氧化物化物GaO變成Ga₂O₃，當(dāng)Ga₂O₃、As₂O₅和As₂O₃達(dá)到適宜時(shí)可形成穩(wěn)定的、均勻的鈍化層。在連續(xù)進(jìn)行的光敏氧化反應(yīng)中，生成的活性氧原子與活化了的有機(jī)物(即碳?xì)浠衔?分子發(fā)生氧化反應(yīng)，生成揮發(fā)性氣體(如CO₂，CO，H₂O，NO等)逸出物體表面，從而徹底清除粘附在物體表面上的有機(jī)污染物，達(dá)到清洗的目的。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果。

采用紫外-臭氧方法對(duì)GaAs表面進(jìn)行鈍化的方法，可在GaAs表面形成穩(wěn)定性好的鈍化膜。與常規(guī)S鈍化相比，紫外-臭氧方法不僅可以避免S雜質(zhì)的n型沾污，而且該方法在實(shí)現(xiàn)GaAs表面的鈍化的同時(shí)還具有去除樣品表面有機(jī)沾污的功能，可為離子注入和外延提供理想的襯底表面。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的實(shí)施流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1為本發(fā)明的實(shí)施流程圖，GaAs晶圓表面的清洗鈍化工藝，工藝流程：GaAS襯底首先用有機(jī)溶液處理，用三氯乙烯超聲清洗10分鐘,除去表面的油污；然后用鹽酸溶液浸泡GaAS襯底3分鐘，除去表面的自體氧化層；接著采用紫外-臭氧方法對(duì)GaAs表面進(jìn)行鈍化；最后將鈍化后的GaAS襯底用去離子水沖洗表面并用高純氮?dú)獯蹈伞?/p>

紫外-臭氧方法鈍化作用過程：