[发明专利]偏[111]晶向锗单晶片位错显示用腐蚀液及腐蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体单晶材料制备领域，更具体地涉及一种偏[111]晶向锗单晶片位错显示用腐蚀液及腐蚀方法。

背景技术

锗单晶材料在空间太阳能电池、红外光学透镜、γ探测器等领域有大量应用，同时是研究新一代高速微电子器件的热门材料。现在生产锗单晶片的方法主要有直拉法和垂直梯度凝固法，尺寸通常为直径4英寸，厚度200微米以下，晶向为[100]或[111]。对锗单晶的位错密度检测方法主要是进行择优腐蚀，通过观察、计算腐蚀坑密度来确定。对于[111]晶向锗单晶片，位错显示用腐蚀液通常选用Billig腐蚀液，配方为12克KOH和8克K₃[Fe(CN)₆]溶于100毫升去离子水中，然后将Billig腐蚀液加热到80℃并保温，将[111]锗单晶片浸入腐蚀液腐蚀八分钟。对于[100]晶向的锗单晶片，通常选用氢氟酸、硝酸、硝酸铜或醋酸配制腐蚀液。具体腐蚀液配制过程中，各组成物具体比例不同、单晶片不是正[100]晶向、不同反应温度等因素均会对位错显示效果、腐蚀速率、腐蚀是否可控易控产生影响。现有的腐蚀位错过程中，经常遇到腐蚀过快，不到200微米厚的单晶片减薄太严重，腐蚀反应太剧烈，腐蚀后单晶片表面形成很多水波纹状的图案，单晶片相对于正晶向有偏角，无法有效的腐蚀出位错坑等问题。如何开发一种适合[100]偏[111]晶向的锗单晶片、反应过程温和可控的位错显示用腐蚀液成为研究制造者需要面对的一个难题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种腐蚀速率适中、反应过程温和可控、适用于[100]偏[111]晶向的锗单晶片位错显示用腐蚀液及腐蚀方法。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，本发明提供了一种[100]偏[111]晶向的锗单晶片位错显示用腐蚀液，由氢氟酸、硝酸和硝酸铜水溶液混合配制而成，所述腐蚀液中氢氟酸、硝酸和硝酸铜的摩尔浓度比为2∶0.3-0.5∶0.8-1。

其中，所述HF、HNO₃和Cu(NO₃)₂为分析纯试剂。

作为本发明的另一个方面，本发明还提供了一种[100]偏[111]晶向的锗单晶片位错显示用腐蚀方法，包括以下步骤：

将配置好的位错显示用腐蚀液调节温度到30℃并保持；

对待腐蚀的锗单晶片进行表面清洁；

将所述锗单晶片浸入所述位错显示用腐蚀液中进行腐蚀；

取出腐蚀后的所述锗单晶片，清洗干燥。

其中，采用HF水溶液对所述锗单晶片进行表面清洁，所述位错显示用腐蚀液为HF、HNO₃和Cu(NO₃)₂的水溶液。

其中，所述位错显示用腐蚀液中HF、HNO₃和Cu(NO₃)₂的摩尔浓度比为2∶0.3-0.5∶0.8-1。

其中，所述HF、HNO₃和Cu(NO₃)₂为分析纯试剂。

其中，所述锗单晶片进行腐蚀时的温度选定为30℃±1℃。

其中，所述锗单晶片进行腐蚀时的浸泡时间为5分钟±30秒。

其中，所述腐蚀后的锗单晶片进行清洗干燥的步骤包括：在去离子水中浸泡冲淋，再采用酒精淋洗，干燥备用。

其中，所述锗单晶片为[100]偏[111]9°的锗单晶片。

基于上述技术方案可知，本发明的位错显示用腐蚀液及腐蚀方法具有如下有益效果：本发明的腐蚀方法可以有效的腐蚀出位错坑，腐蚀速率适中，反应过程温和可控，对于检测[100]偏[111]的锗单晶片位错密度，简便可行；本发明的腐蚀液配比与常用的HF∶HNO₃∶Cu(NO₃)₂按2∶1∶1的腐蚀液相比，尤其对于腐蚀[100]偏[111]9°的锗单晶片，对于位错坑显示更有效，同时反应速率适中，反应过程温和，不易出现水波纹等干扰图案。

附图说明

图1是本发明的位错显示用腐蚀方法的流程图；

图2是腐蚀后锗单晶片表面的照片；

图3是腐蚀后锗单晶片放大50倍视场的照片；

图4是腐蚀后锗单晶片放大100倍视场的照片。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。