书籍：《炬丰科技-半导体工艺》
文章：GaAs表面的光电化学钝化
编号：JFKJ-21-
作者：炬丰科技
摘要
描述了一种用于钝化暴露在空气中的GaAs表面的湿化学技术。钝化层是元素砷，它是通过用来自汞蒸气灯的强度为0.01-0.05W-cm-的光照射浸入HCl酸和去离子18M2水的混合物中的n型GaAs晶片而形成的。使用XPS、LEED和UPS的研究表明，钝化表面具有以下特性：(1)在As膜中或在Him/GaAs界面处几乎没有或没有Ga或Ga和As的氧化物物种.....
介绍
为了形成用于MBE生长或表面敏感研究（如UPS）的干净、有序的GaAs表面，通常需要高温(°C)处理。在没有离子轰击的情况下，所需的温度通常为T5§0°C。在这些升高的温度下，由于在解理表面上经常观察到的不可逆效应，表面科学研究受到阻碍。此外，高温清洁可能会产生影响，例如表面重建，这与低温MBE生长研究不相容。此外，高温烘烤排除了在MBE生长过程中使用传统光刻胶图案来定义器件结构的可能性。
背景
众所周知，当n型GaAs在酸性或碱性水溶液存在的情况下用大于带隙能量的光照射时，会发生光分解。用来解释这种现象的基本理论结构是半导体/电解质界面上过量载流子的存在将降低界面处半导体原子或分子的键合强度。这反过来将增加表面化学反应速率，例如氧化。如果反应产物主要是在酸或碱中高度溶解的离子、自由基或氧化物，那么在低强度下光刻速率将与入射光子通量成正比。
实验
本实验中使用的样品是()个掺杂有1-10XIO37cm范围内的Si并由供应商抛光的型GaAs体晶片。在光刻实验之前，通常对样品进行清洁和蚀刻。然而，在原样的晶片上也获得了钝化的As薄膜。一般而言，在蚀刻晶片上观察到更一致的结果。研究了两种类型的蚀刻表面：(1)7:1:1-H2SO4：过氧化氢：H2O1分钟，水淬并用氮气吹干；(2)3:1:15-NH4OH:H2O2：H2O1分钟，直接转移到光刻溶液中，无需水淬或吹干。（当直接转移被水淬和吹干步骤取代时，后一种蚀刻程序成功使用。）光刻溶液通常为1：1HC1:H2O。然而，这个比例并不重要，因为在10:L的高水酸比下获得了As薄膜。
结论
已经表明，当暴露在空气中的n型GaAs晶片在HCl和水的溶液中进行光刻，仔细清除了氧气，会产生大约5nm厚的元素As膜。这些薄膜可以通过低能离子轰击和低温热处理(eV/°C)在UHV条件下去除，留下比MBE程序产生的表面更完美的表面，例如°C的热处理.这表明通过光刻形成的As/GaAs界面没有污染物，并且GaAs表面在离子轰击或热处理之前是有序的。这可能为GaAs器件制造提供新的可能性。