專利名稱：磷化銦表面清潔方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導體材料表面的清潔方法，特別涉及一種用等離子體清潔磷化銦材料及其器件表面沾污的方法。
在空氣中，磷化銦(InP)材料表面容易被氧化、又有碳等的沾污，這些直接影響由它制作的器件的壽命和其它特性，實驗表明，用電子回旋共振等離子體化學氣相沉積法在未用本發(fā)明的方法清潔過的磷化銦(InP)材料或其制作的器件表面直接淀積二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅等介質(zhì)膜和這些介質(zhì)膜組成的光學膜時，介質(zhì)膜在表面的附著性較差。關(guān)于半導體材料的表面清潔方法，1989年第28卷第一期《日本應(yīng)用物理雜志》(J.J.Applied Physics)上的“利用電子回旋共振等離子體清潔砷化鎵低溫表面”一文和1991年第A9卷第三期《真空科學技術(shù)雜志》(J.Vac.Sci.Technol)上的“利用電子回旋共振氧、氫等離子體氧化和去氧化砷化鎵表面”一文中，介紹了一種去除砷化鎵表面氧的方法，該方法首先用化學方法簡單去除砷化鎵表面機械損傷層，然后將其置入清潔室中，用真空設(shè)備將清潔室抽至高真空，然后通入高純度的氫氣，在微波和磁場的共同作用下產(chǎn)生氫的等離子體，通過氫的等離子體頻繁作用于砷化鎵表面，達到去氧的目的。該方法的不足在于它只有在襯底有較高的溫度時效果才較好，在室溫下處理時，該方法去氧不徹底。但是對于磷化銦(InP)材料表面清潔處理沒有文獻報道。我們用電子回旋共振氫、氦、氬的混合氣體的等離子體在100攝氏度以下對砷化鎵表面進行清潔處理，有較好的效果，但是將其用于處理磷化銦(InP)材料表面時發(fā)現(xiàn)表面的磷大量損失，改變了材料原有的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的目的是提供一種磷化銦表面的清潔方法，該方法簡單可行；該方法可去除磷化銦(InP)材料及其由它制作的器件表面的去除氧、碳沾污，提高表面與用電子回旋共振等離子體化學氣相沉積法淀積的二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅等介質(zhì)膜和光學膜粘附性。
為實現(xiàn)上述目的，本方法包括1)將磷化銦材料器件置入真空室中，然后，用抽真空設(shè)備將真空室的本底真空度抽至10-5Pa數(shù)量級及以上；2)按一定的比率將氫氣、氮氣、氬氣混合后通入淀積室(真空室)；3)給磁場線圈通入一定的電流，在淀積室中形成875Guss左右的磁場；4)將一定功率、頻率為13.56MHz的微波導入淀積室；5)在微波和磁場共同作用下，產(chǎn)生混合氣體的等離子體，持續(xù)10-40分鐘，清潔低溫下的材料表面。
清洗工藝的過程中，通過抽真空設(shè)備，一直保持淀積室有0.2-1.30Pa的低真空；其中所述的氫氣、氦氣、氬氣的流量為3sccm、27sccm、20sccm；其中所述產(chǎn)生磁場的電流強度為150安培-170安培；其中等離子清潔時間為20分鐘；其中產(chǎn)生等離子體的微波功率為300瓦特-500瓦特；其中以磷化銦材料為主制作的器件，可以是1310nm半導體激光器、1550nm半導體激光器、1310nm光電探測器，也可以是以磷化銦材料為主的銦鎵砷磷等制作的半導體激光器；其中低溫襯底的清潔溫度可以小于300攝氏度。
由于利用電子回旋共振方法產(chǎn)生氫、氮、氬的混合氣體等離子體，通過這些離子頻繁作用于磷化銦表面，清潔效果得到顯著提高，同時，氬離子等重離子的存在，既加速了這種清潔反應(yīng)的速度，也改善了表面的微觀結(jié)構(gòu)，提高了介質(zhì)膜在磷化銦表面的附著力。而且可在常溫下進行清洗。
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明。
用HF酸緩沖液預處理磷化銦表面，去除表面的大顆粒沾污和表面的機械損傷(如果是新的解理面，不必進行這一步)。將預處理好的磷化銦樣片置入真空室樣品臺上，依次用機械泵、分子泵、擴散泵將淀積室的本底真空度抽至10-5Pa。然后，保持擴散泵工作，將流量分別為3sccm、27sccm、20sccm的氫氣、氮氣、氬氣混合后進入淀積室，與此同時，將功率為300-500瓦特的微波導入淀積室，并設(shè)定產(chǎn)生磁場的電流為150-170安培。在磁場作用下，電子頻繁地與混合氣體原子碰撞，形成多氣體離子存在的等離子體，并且，它們頻繁作用于磷化銦表面。為達到較好的清潔效果，在氣體起輝持續(xù)20分鐘后，停止清洗，清洗過程中的淀積室的氣壓始終維持在0.35Pa左右。
本方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有操作步驟簡便，可達到較好的對磷化銦表面清潔的目的。
權(quán)利要求
1.一種磷化銦表面的清潔方法，其特征在于1)將磷化銦材料器件置入真空室中，然后，用抽真空設(shè)備將真空室的本底真空度抽至10-5Pa數(shù)量級及以上；2)按一定的比率將氫氣、氮氣、氬氣混合后通入淀積室(真空室)；3)給磁場線圈通入一定的電流，在淀積室中形成875Guss左右的磁場；4)將一定功率、頻率為13.56MHz的微波導入淀積室；5)在微波和磁場共同作用下，產(chǎn)生混合氣體的等離子體，持續(xù)10-40分鐘，清潔低溫下的材料表面；其中清洗工藝的過程中，通過抽真空設(shè)備，一直保持淀積室有0.2-1.30Pa的低真空。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷化銦表面清潔方法，其特征在于所述的氫氣、氦氣、氬氣的流量為3sccm、27sccm、20sccm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷化銦表面清潔方法，其特征在于所述產(chǎn)生磁場的電流強度為150安培-170安培。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷化銦表面清潔方法，其特征在于等離子清潔時間為20分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷化銦表面清潔方法，其特征在于產(chǎn)生等離子體的微波功率為300瓦特-500瓦特。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷化銦表面清潔方法，其特征在于以磷化銦材料為主制作的器件，可以是1310nm半導體激光器、1550nm半導體激光器、1310nm光電探測器，也可以是以磷化銦材料為主的銦鎵砷磷等制作的半導體激光器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磷化銦表面清潔方法，其特征在于低溫襯底的清潔溫度可以小于300攝氏度。
全文摘要
一種磷化銦表面的清潔方法,包括:1、將磷化銦材料器件置入真空度為10
文檔編號H01L21/306GK1264163SQ99100810
公開日2000年8月23日 申請日期1999年2月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月14日
發(fā)明者譚滿清, 茅冬生 申請人:中國科學院半導體研究所