磷化铟表面清洁方法技术

一种磷化铟表面的清洁方法，包括：１、将磷化铟材料器件置入真空度为１０↑［－５］Ｐａ的真空室中；２、按一定的比率将氢气、氮气、氩气混合后通入淀积室（真空室）；３、给磁场线圈通入一定的电流，在淀积室中形成８７５Ｇｕｓｓ左右的磁场；４、将一定功率、频率为１３．５６ＭＨｚ的微波导入淀积室；５、在微波和磁场共同作用下，产生混合气体的等离子体，持续１０－４０分钟，清洁低温下的材料表面。清洗工艺的过程中，通过抽真空设备，一直保持淀积室有０．２－１．３０Ｐａ的低真空。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体材料表面的清洁方法，特别涉及一种用等离子体清洁磷化铟材料及其器件表面沾污的方法。在空气中，磷化铟(InP)材料表面容易被氧化、又有碳等的沾污，这些直接影响由它制作的器件的寿命和其它特性，实验表明，用电子回旋共振等离子体化学气相沉积法在未用本专利技术的方法清洁过的磷化铟(InP)材料或其制作的器件表面直接淀积二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅等介质膜和这些介质膜组成的光学膜时，介质膜在表面的附着性较差。关于半导体材料的表面清洁方法，1989年第28卷第一期《日本应用物理杂志》(J.J.Applied Physics)上的“利用电子回旋共振等离子体清洁砷化镓低温表面”一文和1991年第A9卷第三期《真空科学技术杂志》(J.Vac.Sci.Technol)上的“利用电子回旋共振氧、氢等离子体氧化和去氧化砷化镓表面”一文中，介绍了一种去除砷化镓表面氧的方法，该方法首先用化学方法简单去除砷化镓表面机械损伤层，然后将其置入清洁室中，用真空设备将清洁室抽至高真空，然后通入高纯度的氢气，在微波和磁场的共同作用下产生氢的等离子体，通过氢的等离子体频繁作用于砷化镓表面，达到去氧的目的。该方法的不足在于它只有在衬底有较高的温度时效果才较好，在室温下处理时，该方法去氧不彻底。但是对于磷化铟(InP)材料表面清洁处理没有文献报道。我们用电子回旋共振氢、氦、氩的混合气体的等离子体在100摄氏度以下对砷化镓表面进行清洁处理，有较好的效果，但是将其用于处理磷化铟(InP)材料表面时发现表面的磷大量损失，改变了材料原有的结构。本专利技术的目的是提供一种磷化铟表面的清洁方法，该方法简单可行；该方法可去除磷化铟(InP)材料及其由它制作的器件表面的去除氧、碳沾污，提高表面与用电子回旋共振等离子体化学气相沉积法淀积的二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅等介质膜和光学膜粘附性。为实现上述目的，本方法包括1)将磷化铟材料器件置入真空室中，然后，用抽真空设备将真空室的本底真空度抽至10-5Pa数量级及以上；2)按一定的比率将氢气、氮气、氩气混合后通入淀积室(真空室)；3)给磁场线圈通入一定的电流，在淀积室中形成875Guss左右的磁场；4)将一定功率、频率为13.56MHz的微波导入淀积室；5)在微波和磁场共同作用下，产生混合气体的等离子体，持续10-40分钟，清洁低温下的材料表面。清洗工艺的过程中，通过抽真空设备，一直保持淀积室有0.2-1.30Pa的低真空；其中所述的氢气、氦气、氩气的流量为3sccm、27sccm、20sccm；其中所述产生磁场的电流强度为150安培-170安培；其中等离子清洁时间为20分钟；其中产生等离子体的微波功率为300瓦特-500瓦特；其中以磷化铟材料为主制作的器件，可以是1310nm半导体激光器、1550nm半导体激光器、1310nm光电探测器，也可以是以磷化铟材料为主的铟镓砷磷等制作的半导体激光器；其中低温衬底的清洁温度可以小于300摄氏度。由于利用电子回旋共振方法产生氢、氮、氩的混合气体等离子体，通过这些离子频繁作用于磷化铟表面，清洁效果得到显著提高，同时，氩离子等重离子的存在，既加速了这种清洁反应的速度，也改善了表面的微观结构，提高了介质膜在磷化铟表面的附着力。而且可在常温下进行清洗。下面结合具体实施例对本专利技术做进一步的说明。用HF酸缓冲液预处理磷化铟表面，去除表面的大颗粒沾污和表面的机械损伤(如果是新的解理面，不必进行这一步)。将预处理好的磷化铟样片置入真空室样品台上，依次用机械泵、分子泵、扩散泵将淀积室的本底真空度抽至10-5Pa。然后，保持扩散泵工作，将流量分别为3sccm、27sccm、20sccm的氢气、氮气、氩气混合后进入淀积室，与此同时，将功率为300-500瓦特的微波导入淀积室，并设定产生磁场的电流为150-170安培。在磁场作用下，电子频繁地与混合气体原子碰撞，形成多气体离子存在的等离子体，并且，它们频繁作用于磷化铟表面。为达到较好的清洁效果，在气体起辉持续20分钟后，停止清洗，清洗过程中的淀积室的气压始终维持在0.35Pa左右。本方法与现有技术相比具有操作步骤简便，可达到较好的对磷化铟表面清洁的目的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磷化铟表面的清洁方法，其特征在于：１）将磷化铟材料器件置入真空室中，然后，用抽真空设备将真空室的本底真空度抽至１０↑［－５］Ｐａ数量级及以上；２）按一定的比率将氢气、氮气、氩气混合后通入淀积室（真空室）；３）给磁场线圈通入一 定的电流，在淀积室中形成８７５Ｇｕｓｓ左右的磁场；４）将一定功率、频率为１３．５６ＭＨｚ的微波导入淀积室；５）在微波和磁场共同作用下，产生混合气体的等离子体，持续１０－４０分钟，清洁低温下的材料表面；其中：清洗工艺的过程中，通过 抽真空设备，一直保持淀积室有０．２－１．３０Ｐａ的低真空。

【技术特征摘要】
1.一种磷化铟表面的清洁方法，其特征在于1)将磷化铟材料器件置入真空室中，然后，用抽真空设备将真空室的本底真空度抽至10-5Pa数量级及以上；2)按一定的比率将氢气、氮气、氩气混合后通入淀积室(真空室)；3)给磁场线圈通入一定的电流，在淀积室中形成875Guss左右的磁场；4)将一定功率、频率为13.56MHz的微波导入淀积室；5)在微波和磁场共同作用下，产生混合气体的等离子体，持续10-40分钟，清洁低温下的材料表面；其中清洗工艺的过程中，通过抽真空设备，一直保持淀积室有0.2-1.30Pa的低真空。2.根据权利要求1所述的磷化铟表面清洁方法，其特征在于所述的氢气、氦气、氩气的流量为3sccm、27scc...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭满清，茅冬生，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]