[发明专利]磷化铟切割片化学抛光液及磷化铟切割片的位错测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体晶体材料技术领域，尤其是切割片位错密度测定技术领域。

背景技术

磷化铟(InP)是一种极为重要的III－V族半导体材料，与硅和砷化镓相比，由于其具有更高的击穿电场、高场下更高的电子平均漂移速度、极高的电光转换效率和高的抗辐射能力等特性，使其在太赫兹、光通信、微波、毫米波器件、抗辐射太阳能电池等许多高技术领域有广泛应用，如InP基激光二极管、发光二极管、光探测器、晶体管等器件。

位错是一种晶体中的微观缺陷。在半导体晶体材料中，由于位错线周围晶格结构的改变，会导致禁带与导带之间形成新的能带，从而改变半导体的能带结构；位错线也可能成为半导体载流子的俘获中心，从而改变载流子输运特性参数；在利用半导体晶体衬底外延期间，位错线会增殖到外延层中，从而降低外延层的晶体质量，影响器件的物理特性和寿命。另外，由于位错附近应力场的存在，杂质或者掺杂原子在位错线附近富集，影响晶体特性的均匀性。位错线也可能降低晶体材料的电阻率并且增大晶体的扩散系数。在进行单晶生长时，籽晶的位错会延伸至晶体中，增大晶体的位错密度，高位错的晶体在生长过程更容易形成层错和晶界缺陷。因而半导体材料中的位错密度是衡量生长晶体质量的重要参数之一。

目前人们统计晶体的位错密度是对化学机械抛光后的切割片进行腐蚀来揭示的，而化学机械抛光需要研磨、倒角、粘蜡、贴片、粗抛光、半精抛光、精抛光等工序，工艺复杂、周期长且不规则晶片不易加工，较难进行位错密度测量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种磷化铟切割片化学抛光液及磷化铟切割片的位错测定方法，可以快速测量晶体中的位错密度，操作过程工艺简单，经济高效，不受晶体形状的影响。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种磷化铟切割片化学抛光液，由磷酸、氢溴酸和双氧水组成。

磷酸、氢溴酸和双氧水的体积比为1～3:1～6: 1～4；磷酸质量分数为85%，氢溴酸质量分数为40%，双氧水质量分数为30%。

优选的磷酸、氢溴酸和双氧水的体积比为1～2:2～5:1～2。

磷化铟切割片的位错测定方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）配制化学抛光液，化学抛光液由磷酸、氢溴酸和双氧水组成；

可以先将磷酸倒入容器中，再将氢溴酸缓慢倒入其中，将磷化铟切割片放入上述两种酸的混合液中，再倒入双氧水，因为氢溴酸挥发性强，故先放磷酸，再放氢溴酸，而双氧水会与氢溴酸反应，故最后放双氧水；

（2）将磷化铟切割片放入所述抛光液中进行化学抛光腐蚀，化学抛光腐蚀完毕后取出用水清洗干净，干燥；

（3）配制位错腐蚀液：位错腐蚀液由磷酸和氢溴酸组成；

（4）将步骤（2）干燥后的切割片放入位错腐蚀液中腐蚀，腐蚀完成后取出用水清洗，干燥，利用显微镜测定位错密度。

步骤（1）中磷酸、氢溴酸和双氧水的体积比为1～3:1～6: 1～4；磷酸质量分数为85%，氢溴酸质量分数为40%，双氧水质量分数为30%。

优选的步骤（1）中磷酸、氢溴酸和双氧水的体积比为1～2:2～5:1～2。

步骤（2）中的化学抛光腐蚀时间为2～6分钟。

步骤（3）中磷酸与氢溴酸的体积比为1:2，磷酸质量分数为85%，氢溴酸质量分数为40%。

步骤（4）中腐蚀时间为3～6分钟。

本发明所用光学显微镜的型号为Olympus BX51。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明方法可以快速测量晶体中的位错密度，操作过程工艺简单，经济高效，不受晶体形状的影响。

本发明还可以用于磷化铟抛光晶片制备的粗磨过程中，由于表面许多的棱角被腐蚀掉，可以减少抛光布的用量。另外，可以用于机械抛光前的位错检测。

抛光前，切割片表面凹凸不平（见附图1）；用本发明抛光液抛光后表面平整（见图附图2）；腐蚀位错后，位错坑清晰，为典型的（100）晶面的位错坑形貌（见图附图3），通过这些位错坑可以直接计算位错密度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是磷化铟切割片的表面形貌；

图2是磷化铟切割片化学抛光腐蚀后的表面形貌；

图3是化学抛光腐蚀后，通过位错腐蚀获得的表面位错坑形貌。

具体实施方式

实施例1

磷化铟切割片的位错测定方法，包括以下步骤：