【技術實現步驟摘要】
本專利技術提供一種測試方法，特別是一種ⅲ-ⅴ族單晶的切割損傷深度測試方法，屬于半導體晶體材料測試。
技術介紹
1、ⅲ-ⅴ族化合物晶體材料為半導體材料領域的一個重要分支，窄帶隙材料如銻化鎵(gasb)、砷化銦(inas)具有有效電子質量小、電子遷移率高、載流子壽命長等優點，因此適于制備高性能的光電器件，如：紅外探測器、激光器、熱光伏電池等。同時，高性能ⅲ-ⅴ族半導體光電器件的發展對高質量的gasb、inas單晶材料提出了需求。
2、然而，在對ⅲ-ⅴ族單晶材料進行切割加工的過程中，不可避免地會在其表面引入裂紋、位錯、相變、非晶層等損傷，單晶材料表面質量的優劣將直接影響晶體的性能以及外延薄膜的質量。例如，表面晶格的不完整會影響離子注入層電阻率的均勻性；表面損傷會增加漏電可能性；單晶襯底的位錯缺陷會延伸到外延薄膜而降低載流子遷移率。因此，需對切割后的晶體進行研磨、拋光等表面處理以獲得無損傷、粗糙度低、潔凈的單晶表面。為了準確指導后續表面處理工序的去除量以實現晶體材料的高效加工，對晶體表面的損傷層厚度進行檢測分析是十分重要的。
3、目前，針對多種單晶材料(如：硅、碳化硅、碲鋅鎘、鈮酸鋰)已發展了表面損傷深度的檢測方法，但關于包括gasb、inas在內的ⅲ-ⅴ族單晶的切割損傷深度測試方法還處于空白狀態。
技術實現思路
1、為解決ⅲ-ⅴ族單晶材料的切割損傷深度測試方法存在的技術缺口問題，同時，為進一步優化如銻化鎵(gasb)、砷化銦(inas)等ⅲ-ⅴ族單晶材料的切割工藝
2、本專利技術通過下列技術方案完成：一種ⅲ-ⅴ族單晶材料的切割損傷深度測試方法，其特征在于包括以下步驟：
3、s1，晶片表面清潔：
4、取由ⅲ-ⅴ族單晶材料切割得到的(100)晶片，依次進行三次丙酮涮洗和三次乙醇涮洗，并用氮氣吹干備用；
5、s2，晶片初始厚度測量：
6、用測厚儀對晶片進行多點測厚，并記錄數據為：d1,?d2,?d3,…,?dn，目的是消除晶片本身厚度差對測試準確度造成的影響；
7、s3，貼保護膜：
8、在晶片背面貼整張保護膜，實驗全程保護背面不受腐蝕，并在晶片正面逐一并列貼上n條寬度相等、平行排列的保護膜，用于在分步腐蝕過程中控制晶片不同位置的腐蝕時間；
9、s4，分步腐蝕得到階梯臺面：
10、揭開晶片正面的第n條保護膜，將晶片浸入非擇優腐蝕液中，浸泡時間為δt，取出后用超純水沖洗；再揭開晶片正面的第n-1條保護膜，在非擇優腐蝕液中浸泡δt時間，取出后用超純水沖洗；如此重復，直至晶片正面只剩下一條保護膜；通過上述分布腐蝕法可獲得階梯狀的晶片臺面；
11、s5，擇優腐蝕液使切割損傷顯現：
12、揭開晶片正面最后一條保護膜后，將晶片在擇優腐蝕液中浸泡3~5min，取出晶片并用大量超純水沖洗，然后用氮氣吹干；
13、s6，對晶片臺階表面進行觀察和測試：
14、用非接觸測量顯微鏡對階梯狀的晶片臺面進行厚度測試和表面形貌拍照，得到第1條到第n條保護膜覆蓋下晶體的最終厚度依次為：d1,?d2,?d3,…,?dn；
15、s7，獲得ⅲ-ⅴ族單晶的切割損傷深度：
16、根據s6獲得的表面形貌照片，可觀察到以下現象：隨腐蝕時間增加，晶片厚度下降的同時腐蝕坑密度也逐漸下降，但當腐蝕坑密度下降到一定程度后將不再隨晶片減薄而發生變化，此時的腐蝕坑密度即為晶體內部的位錯缺陷密度，說明晶片表面的切割損傷層已被完全去除；腐蝕坑密度下降到最小值所對應的最小晶片厚度差δdi即為切割損傷深度(δdi=di-di)。
17、所述ⅲ-ⅴ族單晶包括但不限于銻化鎵(gasb)和砷化銦(inas)。
18、所述s1的單晶切割方式包括但不限于多線切割和內圓切割。
19、所述s4的非擇優腐蝕液包括但不限于：
20、溴+甲醇的混合液，溴的體積濃度為1%~5%；
21、或者，溴+甲醇+乙二醇的混合液，三者的體積比為1:6:18；
22、或者，磷酸+過氧化氫的混合液，二者的體積比為1:1。
23、所述s4的分步腐蝕中，浸泡時間δt控制在3~10min，由不同保護膜覆蓋位置的總腐蝕時間的不同，可獲得呈階梯狀的晶片臺面。
24、所述s4的分步腐蝕，可在不引入新的表面損傷的條件下，獲得階梯狀晶片臺面，不同的臺面腐蝕深度不同，因此落于晶片表面的不同區域：損傷區(包括裂紋區、非晶區、變形區等)和非損傷區。
25、所述s5的擇優腐蝕液如下：
26、對于gasb?(100)晶片，其擇優腐蝕液為：鹽酸+過氧化氫+水的混合液，三者的體積比為2:2:1；
27、對于inas?(100)晶片，其擇優腐蝕液為：鹽酸+硫酸的混合液，二者的體積比為1:1。
28、所述s5使用的擇優腐蝕液對晶體缺陷的腐蝕速率更快，因此可以通過觀察腐蝕坑點的大小和密度來評估晶體表面的缺陷狀態，結合分步腐蝕法得到的階梯狀晶片臺面，即可使晶片表面不同深度的損傷缺陷同時顯現。
29、本專利技術所用測厚儀、保護膜、非接觸測量顯微鏡等，均為常規設備和市購產品。
30、本專利技術具有以下優點：①測試精度高，可以檢測到亞損傷缺陷，這是包括雙晶衍射半峰寬法、截面顯微法等其他現有的測試方法無法檢測到的；②測試效率高，制樣及操作簡單、省時。本專利技術可對ⅲ-ⅴ族單晶的切割工藝造成的損傷進行定量評估進而指導切割工藝的改進，同時，對ⅲ-ⅴ族晶片的表面處理工藝的去除量提供定量指導。
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1.一種Ⅲ-Ⅴ族單晶的切割損傷深度測試方法，其特征在于包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種Ⅲ-Ⅴ族單晶的切割損傷深度測試方法，其特征在于所述Ⅲ-Ⅴ族單晶包括但不限于銻化鎵(GaSb)和砷化銦(InAs)。
3.根據權利要求1所述的一種Ⅲ-Ⅴ族單晶的切割損傷深度測試方法，其特征在于所述S1的單晶切割方式包括但不限于多線切割和內圓切割。
4.根據權利要求1所述的一種Ⅲ-Ⅴ族單晶的切割損傷深度測試方法，其特征在于所述S4的非擇優腐蝕液包括但不限于：
5.根據權利要求1所述的一種Ⅲ-Ⅴ族單晶的切割損傷深度測試方法，其特征在于所述S4的分步腐蝕中，浸泡時間Δt控制在3~10min。
6.根據權利要求1所述的一種Ⅲ-Ⅴ族單晶的切割損傷深度測試方法，其特征在于所述S5的擇優腐蝕液如下：
【技術特征摘要】
1.一種ⅲ-ⅴ族單晶的切割損傷深度測試方法，其特征在于包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種ⅲ-ⅴ族單晶的切割損傷深度測試方法，其特征在于所述ⅲ-ⅴ族單晶包括但不限于銻化鎵(gasb)和砷化銦(inas)。
3.根據權利要求1所述的一種ⅲ-ⅴ族單晶的切割損傷深度測試方法，其特征在于所述s1的單晶切割方式包括但不限于多線切割和內圓切割。
...【專利技術屬性】
技術研發人員：段碧雯，孔金丞，江先燕，宋林偉，褚德亮，鄭要爭，董衛民，彭倩文，劉永傳，姜軍，
申請(專利權)人：昆明物理研究所，
類型：發明
國別省市：
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