引言

橢偏光譜(SE)、原子力顯微鏡(AFM)、X射線光電子能譜(XPS)、潤(rùn)濕性和光致發(fā)光(PL)測(cè)量研究了HF水 溶液中化學(xué)清洗的GaP(OOl)表面。SE數(shù)據(jù)清楚地表明，溶液在浸入樣品后(W1分鐘)會(huì)立即去除自然氧化?膜。然而，SE數(shù)據(jù)表明，自然氧化膜不能被完全蝕刻去除。這是因?yàn)槲g刻后的樣品一暴露在空氣中，氧化 物就開始重新生長(zhǎng)。SE估計(jì)粗糙度約為1納米，而原子力顯微鏡粗糙度值約為0.3納米。XPS光譜證實(shí)了自- 然氧化物的去除以及HF蝕刻的GaP表面上再生長(zhǎng)氧化物的存在。潤(rùn)濕性測(cè)量表明，經(jīng)氫氟酸清洗的表面是 疏水性的，這與經(jīng)堿清洗的表面(親水性)形成直接對(duì)比。價(jià)格指數(shù)略有上升。在HF水溶液中蝕刻后，強(qiáng)度 也提高了。2007年美國(guó)物理研究所。

介紹

HF蝕刻導(dǎo)致的形態(tài)學(xué)變化，這些變化進(jìn)入我們使用SE數(shù)據(jù)的光學(xué)?建模。

磷化鐐(GaP)因其在光電和高溫電子傳輸器件中的應(yīng)用而成為 最重要的xiii-V半導(dǎo)體之一。

由于其高反應(yīng)性，GaP表面在室溫空氣中容易氧化，形成幾納米 厚的天然氧化膜。清潔的材料表面對(duì)于各種半導(dǎo)體器件技術(shù)來說 是絕對(duì)必要的。

有幾種表面清潔技術(shù)可用于

其中，化學(xué)清洗是最簡(jiǎn)單和最容易控制的，已被廣泛 應(yīng)用于 GaAs2-13 磷化錮、這些研究中使用的主要是酸性物質(zhì)(HCU HF、H2SO2/H2O2等) 。)和堿性(氫氧化鉀、NH2OH等)。)解決方案。

為濕化學(xué)清洗的參考資料提供了一個(gè)有用的指南 在iii-v族半導(dǎo)體上完成的工作。然而，關(guān)于GaP表面清洗的文獻(xiàn) 仍然有限17, 18o

僅發(fā)表了關(guān)于在酸性(HCI)中化學(xué)清洗GaP表面的報(bào)告(參考文獻(xiàn) o 17)和堿性(氫氧化鉀。裁判。18)解決方案。迄今為止，尚未在酸性氫氟酸溶液中進(jìn)行清 洗研究。在硅技術(shù)中，眾所周知，高頻清洗司以去除 天然氧化物，留下穩(wěn)定的硅表面，由原子氫終止。

在這篇文章中「我們3艮道了用橢偏光譜(SE)、離位原子力顯 微鏡(AFM)、x射線光電子能譜(XPS)研究了HF溶液中表 面的化學(xué)清洗效應(yīng)。潤(rùn)濕性和光致發(fā)光光譜。硒是一種高度表面 敏感的技術(shù)，不僅能檢測(cè)吸附物質(zhì)對(duì)表面的亞納米覆蓋，還能檢 測(cè)其尺寸小于光波長(zhǎng)的表面粗糙度。20原子力顯微鏡用于獨(dú)立評(píng)本研究中使用的GaP樣品是電阻率約為0.15 Q?cm的n型晶片。樣品首先在超聲波浴中用有機(jī)溶劑脫脂， 然后用去離子水沖洗。沒有對(duì)樣品表面進(jìn)行進(jìn)一步清潔。然后， 待研究的樣品表面被約2納米厚的天然氧化膜覆蓋。請(qǐng)注意，該值 由SE決定，因此由有效厚度決定。

圖1在(a) 1重量％中處理的GaP(OOl)的偽介電函數(shù)＜ 8(E))=(si(E))+l(g( E))的實(shí)數(shù)［(el(E))］和虛數(shù)［(E2(E))］部分,以及

(b)t=O(脫脂)和1分鐘的50 wt % HF溶液，以及清潔裸露GaP(粗實(shí)線)的 溶液。垂直箭頭表示每個(gè)臨界點(diǎn)(E0、El、E%和E2)的位置

實(shí)驗(yàn)

圖1顯示了在(a) 1 wt %和(切50 wt % HF溶液中處理1分鐘的GaP( 001)表面的假介電函數(shù)光譜。連同從接收樣本(=0 s)獲得的數(shù)據(jù)。為了 比較，光譜(s(E))為干凈的。

積極地。由于沒有關(guān)于天然GaP氧化物光學(xué)常數(shù)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們使用 了在稀釋的正磷酸/磷酸電解液中形成的陽(yáng)極GaP氧化物的介電常數(shù)。22

圖2中的實(shí)線表示三層模型的分析結(jié)果，其中天然氧化物作為脫脂、 樣品的覆蓋層。測(cè)量的SE數(shù)據(jù)由空心圓繪制。虛線還顯示了干凈、近乎 陡峭的GaP表面的＜ e(E)＞光譜。 -

6=0.020.的

在圖3(a)中用實(shí)線示出了在1 wt % HF溶液中處理t=l分鐘的樣品的| 三層分析結(jié)果。實(shí)驗(yàn)SE (e(E)＞數(shù)據(jù)用空心圓圈標(biāo)出。分析得出dox=l.. 00 nm的表觀GaP氧化膜厚度，無(wú)偏估計(jì)量為在0度。

圖3

圖5。(彩色在線)大面積(1x1卩m2)自動(dòng)聚焦顯微鏡圖像，從在Iwt%氟化氫溶液 中處理1分鐘的樣品獲得。從該圖像獲得的均方根粗糙度約為0.3納米。

結(jié)論

在鹽酸蝕刻GaP(lll)al7的情況下，在鹽酸處理后觀察到光致發(fā) 光強(qiáng)度的大幅度降低；即1.65電子伏的光致發(fā)光峰值強(qiáng)度通過鹽酸 蝕刻降低到約20%0表面復(fù)合速度是表征表面所需的唯一參數(shù)。