GaSb晶片表面研究进展
可供GaSb单晶片，更多规格参数请见：http://www.aixue13.com/products/tihuajiadanjingpiangasb/。
半导体晶片通常采用抛光、清洗等工艺步骤来实现高质量表面的制备。与GaAs、InP等材料相比，GaSb材料因具有较高的化学活性和易氧化特性，对表面处理工艺要求更为严格，因此加工难度也更大。随着器件外延工艺的不断发展，对单晶片表面性能的要求越来越高，因此高质量的表面制备成为GaSb单晶片研制的重要关键。为满足外延材料生长的需求，单晶片表面必须具备低粗糙度、减少表面残留杂质和缺陷以及薄的表面氧化层等特性。针对提升GaSb晶片表面质量的需求，研究人员在化学机械抛光（CMP）、离子束刻蚀（GCIB）、湿法钝化等方面开展了广泛的研究。
1. GaSb表面抛光研究进展
边子夫等人研究了不同抛光液和配比条件对GaSb晶片表面粗糙度的影响。采用硅溶胶作为磨料、NaClO作为氧化剂，在CPM抛光过程中适当的清洗工艺条件下，获得了粗糙度为0.257nm的表面。Yan等人通过实验分析了不同抛光垫、抛光液浓度、抛光时间和pH值等因素对晶片表面形貌和粗糙度的影响。他们采用35%硅溶胶作为磨料、二氯异氰尿酸钠作为氧化剂，并通过优化抛光时间、压力和温度等工艺参数，得到了无划痕、粗糙度为0.13nm的光滑表面。Furlong等人对经过CMP和腐蚀清洗工艺处理的GaSb晶片表面质量进行了表征分析，结果显示4英寸和6英寸晶片的表面粗糙度分别小于0和0.4nm，TTV分别为2.683um（4英寸）和9.03um（6英寸），表面氧化层厚度为2.5nm。杨俊等人采用CMP和清洗工艺制备了4英寸的GaSb晶片，测得其表面粗糙度为0.32nm、氧化层厚度小于3nm。程雨等人分析了经过CMP和清洗处理后的GaSb晶片表面的残留杂质，结果显示主要残留杂质包括残留金属杂质和氧化物离子，其中金属杂质主要有Na⁺、Mg⁺、Ca⁺、K⁺，氧化物离子有SbO⁻、SbO₂、GaO⁻、GaSO等。Liu等人研究了化学腐蚀清洗对GaSb表面性能的影响，结果表明使用盐酸和异丙醇对晶片表面进行腐蚀清洗可以将表面氧化层厚度从3-5nm降至1.3-2nm，表面粗糙度从1.4nm降至0.6nm。
2. GaSb表面刻蚀与钝化研究进展
GaSb材料具有较高的化学活性，在空气和水中均会发生氧化反应形成Ga、Sb的氧化物和单质Sb，这些氧化物和悬挂键可能导致界面存在非辐射复合中心，从而影响器件性能。为了去除表面氧化物、抑制表面态引起的非辐射复合中心，提升GaSb晶片表面性能，研究人员进行了GaSb表面硫钝化和离子束刻蚀等工艺方面的研究。Liu等人报道了他们采用含Na₂S和苯的有机试剂对GaSb表面进行钝化，并将结果与水基钝化试剂进行了比较。经过无水的Na₂S试剂和水基Na₂S试剂处理后的GaSb表面上Sb和Ga的化学计量比分别为1.51和0.56，无水的Na₂S试剂处理能有效去除氧化物和单质锑。Robinson等人研究表明，采用浓度为21%的(NH₄)₂S进行5分钟的钝化处理具有良好的氧化物去除效果，并在GaSb表面形成了约14纳米厚度的硫化物层。Wang等人和Lebedev等人研究了使用(NH₄)₂S和Na₂S试剂进行钝化处理的效果，结果显示使用(NH₄)₂S试剂效果更为突出，因为Na₂S试剂的腐蚀速率较高，使晶片表面更加粗糙。安宁等人使用S₂Cl₂试剂对GaSb表面进行了钝化，实验结果表明，经S₂Cl₂溶液处理的样品整体发光强度是其1.5倍，但发光均匀性和表面平整度远不如经(NH₄)₂S溶液处理过的样品。Murape等人使用([(NH₄)₂S/(NH₄)₂SO₄]+S)试剂在60℃处理15分钟能完全去除表面氧化层，其制备的肖特基二极管的反向漏电流较未经钝化处理的样品降低了一个数量级。气体团簇离子束技术通过团簇离子对表面进行轰击刻蚀，可用于半导体表面的纳米加工，从而降低表面粗糙度。Allen和Krishnaswami等学者尝试将GCIB技术应用于GaSb晶片表面处理，使用O₂、CF₄/O₂、HBr和Br离子束分别对GaSb表面进行刻蚀。研究结果显示，采用CF₄/O₂离子束在剂量4×1015 ions/cm2下，通过分两步在速电压10 keV和3 keV下的刻蚀，成功将表面粗糙度从0.35纳米降低到0.23纳米。经过MBE外延生长验证，发现通过GCIB处理，衬底与外延界面的缺陷显著减少。
虽然硫钝化和离子束刻蚀工艺在改善表面性能方面具有一定优势，但由于其实际应用和成本方面的限制，难以广泛应用于批量生产。目前，化学机械抛光和清洗仍然是GaSb晶片加工生产中主流的工艺方法。提高单晶片表面质量、提高成品率是GaSb单晶片生产所面临的主要挑战，因此需要进一步改进抛光和清洗工艺，实现对表面氧化的控制，减少表面缺陷，并提升单晶片表面的均匀性和一致性。
更多GaSb晶片信息或疑问，请邮件咨询：vp@honestgroup.cn