用于制備砷化鎵襯底的方法、砷化鎵襯底及其用途技術

本發明專利技術涉及用于制備經表面處理的砷化鎵襯底的新方法，和新提供的砷化鎵襯底及其用途。根據本發明專利技術的方法的改進基于特殊的最終表面處理，其中使砷化鎵襯底的至少一個表面在干燥條件下借助UV輻照和/或臭氧氣體進行氧化處理，使砷化鎵襯底的至少一個表面與至少一種液體介質接觸，以及馬蘭葛尼式干燥所述砷化鎵襯底。根據本發明專利技術提供的砷化鎵襯底顯示出迄今未獲得的表面性質，尤其是所述表面性質之均勻性，其可借助光學表面分析儀檢測，尤其是借助橢圓偏振側向襯底映射用于光學不接觸定量表征。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】【專利說明】用于制備砷化鎵襯底的方法、砷化鎵襯底及其用途 本專利技術涉及用于制備經表面處理的砷化鎵襯底的方法，以及砷化鎵襯底本身及其 用途。
技術介紹
砷化鎵襯底晶片被用于生產高頻放大器和開關，以及發光組件，諸如半導體激光 器和發光二極管。組件結構（晶體管和二極管）典型地由可選自Ga-In-As-P-Al-N的可變 元素的外延沉積的混合晶堆制備，其中在單獨的層內，可通過特別組成以同樣晶格參數設 定不同的電子性質。這種晶格適應性外延針對非常高的層質量和低缺陷密度。就此而言， 所述層質量不但依賴于外延工藝的條件，而且還受到襯底性能的影響。GaAs襯底的制造以生長個別整塊晶體開始，隨后鋸開/分離工藝中單片化（例如 參見T.Fladeetal.，"Stateoftheart6〃SIGaAswafersmadeofconventionally grownLEC-crystals"，JournalofCrystalGrowth, 198-199(I) ,1999,p. 336-342 和 Th.Bilngeretal.，"DevelopmentofaverticalgradientfreezeprocessforlowEPD GaAssubstrates",MaterialsScienceandEngineeringB，80 (I)，2001，p. 5-9) 〇 隨后將 襯底在多階段工藝中處理，尤其是拋光，從而獲得有益的幾何性質（厚度、曲率、楔形）和粗 糙度（例如參見Fladeetal.)。在最終拋光步驟之后，暴露純的高反應性GaAs表面，立 即不可避免地開始氧化物生長。典型的隨后在液體介質中的凈化需要一系列的氧化物形成 和各個氧化物除去步驟，并且主要適合于減少襯底上顆粒、殘余雜質或各個殘余污染數量。 在最終凈化步驟和隨后的襯底干燥期間形成氧化物層。在直到襯底插入外延裝置中的時 間內，該氧化物層還可能經受變化（例如參見D.A.Allwood,S.Cox,NJ.Mason,R.Palmer,R. Young,P.J.Walker,ThinSolidFilms, 412, 2002,p. 76-83) 〇 氧化物層的組成可例如通過X射線激發光電子能譜（XPS)測量，其中以光譜 法研宄經氧化原子的核心電子。氧化態可由受激電子的能量移動來測定。測量方法學 以GaAs為例描述，詳見C.CSurdu-Bob,S. 0Saied,J.LSullivan,AppliedSurface Science,Volume183 (1-2) ,2001，p. 126-136。取決于氧化條件，氧化砷和氧化嫁之比介于 1 和 5 之間。典型地出現Ga〇、Ga2O3和As2〇、As〇、As2o3、As2O5(例如參見F.Schroder -Oeynhausen,''OberflachenanalytischeCharakterisierungvonmetallischen VerunreinigungenundOxidenaufGaAs,Dissertation,UniversityofMilnster, 1996 和J.S.Song,Y.C.Choi,S.H.Seo,D.C. 0h，M.W.Cho,T.Yao,M.H. 0h，JournalofCrystal Growth, 264, 2004,p. 98-103)〇 為了還以晶片的表面性質影響外延層的生長，目前常用的可能性是，在外延裝置 中開始外延工藝之前立即進行表面層（例如氧化物）的稍后熱脫附。就此而言，經熱脫附 的表面的粗糙度、污染和雜質（顆粒）的水平在待沉積層晶堆的質量和由此制備的組件的 性質中起作用。對于III/V半導體而言，研宄外延沉積層質量對用于在先的凈化過程參數 和與此相關的表面性質的依賴性。就此而言，推定性假定在每一步驟中，對晶片全部表面的 濕化學處理是均勻的。 晶片的濕化學凈化典型地在連續液體浴中進行。具有晶片的支架通常借助自動輸 送系統逐浴設定，并最終干燥。在大多數情況下，凈化包括一系列的酸性和堿性濕步驟，其 中在去離子水（DI水）中進行中間沖洗步驟。在此通常將氫氧化銨（NH4OH)或有機胺類用 作堿性組分。所使用的酸例如為氫氟酸（HF)和鹽酸（HCl)，還有硫酸（H2SO4)或有機酸類。 凈化介質通常還含有添加劑，例如氧化劑、表面活性劑或螯合劑。為了除去顆粒，在單獨的 浴中使用例如超聲或兆聲（megasound)。為了干燥用DI水沖洗的晶片，原則上可想到不同 的工藝，實踐中所述干燥常規地依賴于使用在快速旋轉晶片或晶片支架時的離心力除去DI 水（旋轉干燥）（參見例如Songetal.)。 然而，常規的工藝并不提供砷化鎵襯底，所述襯底滿足對隨后的外延工藝增加的 需要，其中需要組件的大面積和可靠的外延生產，在合適的產率中，具備所需的層質量和要 求的缺陷密度。 本專利技術目的在于提供用于生產對于隨后的外延顯示有益的性質的砷化鎵襯底的 改進方法。 專利技術簡述 該目的通過根據權利要求1和7所述的方法，以及根據權利要求8-10、12和15所 述的砷化鎵襯底解決。另外的實施方式闡述于各從屬權利要求中。有利的用途定義于權利 要求15和16中。 為了表征經不同處理的砷化鎵襯底的表面性質，使用光學表面分析儀的橢圓偏振 側向襯底映射（ellipsometriclateralsubstratemapping)。所使用的測量方法和分析 方法的細節在優選實施方式的描述以及實施例的描述中給出。 以下項目中提供本專利技術的主要方面、優選實施方式和詳細特征的描述，而不限制 本專利技術。 1)用于制備經表面處理的砷化鎵襯底的方法，所述方法包括以下步驟：a)提供神化嫁襯底；b)在干燥條件下借助UV輻照和/或臭氧氣體將砷化鎵襯底的至少一個表面進行 氧化處理； c)使所述砷化鎵襯底的所述至少一個表面與至少一種液體介質接觸；和d)馬蘭葛尼（Marangoni)式干燥所述砷化鎵襯底。 2)根據項目1所述的方法，其中步驟c)包括如下步驟： i)使所述砷化鎵襯底的所述至少一個表面與堿性水溶液接觸，任選施加兆聲；和 ii)隨后使所述砷化鎵襯底的所述至少一個表面與水接觸。 3)根據項目1或2所述的方法，其中在步驟c)中使用堿性水溶液，所述水溶液為 順3或有機胺在水中的溶液，優選NH3溶液，更優選NH3濃度為0. 1-2體積％，且特別優選濃 度為0. 2-1體積％。 4)根據項目2或3所述的方法，其中在步驟c)還包括以下步驟： iii)在步驟ii)之后，使所述砷化鎵襯底的所述至少一個表面與酸性水溶液任選 地在氧化劑存在下接觸；和 iv)隨后另外使所述砷化鎵襯底的所述至少一個表面與水接觸，其中優選所述水 至少最初含有pH值改變添加劑。 5)根據項目4所述的方法，其中酸性水溶液是HCl或HF在水中的溶液，優選濃度 為0. 1-0. 5體積％，更優選濃度為0. 1-0. 25體積％，且特別優選HCl濃度為0. 15-0. 25體 積％。 6)根據項目4或5所述的方法，其中在所述酸性水溶液中的氧化劑為臭氧或H2O2, 優選臭氧，更優選濃度為10_50ppm的臭氧，且特別優選濃度為30-50ppm的臭氧。 7)根據項目4-6中任一項所述本文檔來自技高網...

【技術保護點】
用于制備經表面處理的砷化鎵襯底的方法，所述方法包括以下步驟：a)提供砷化鎵襯底；b)在干燥條件下借助UV輻照和/或臭氧氣體將砷化鎵襯底的至少一個表面進行氧化處理；c)使所述砷化鎵襯底的所述至少一個表面與至少一種液體介質接觸；和d)馬蘭葛尼(Marangoni)式干燥所述砷化鎵襯底。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：W·弗利格爾，C·克萊門特，C·維勞爾，M·舍費爾奇甘，A·克萊茵韋希特，S·艾希勒，B·韋納特，M·梅德爾，
申請(專利權)人：弗賴貝格化合物原料有限公司，
類型：發明
國別省市：德國;DE