引言
本文將討論在不同的溼化學溶液中浸泡後對InP表面的氧化物的去除。本文將討論接收襯底的各種表面成分，並將有助於理解不同的外原位溼化學處理的影響。這項工作的重點將是酸性和鹼性溶液。許多報告表明，硫可以用來鈍化III-V表面。本研究透過SRPES研究了溼化學處理後的一個(nh4)2s鈍化步驟的影響。此外，我們還分別用接觸角(CA)、掃描隧道顯微鏡(STM)和電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)對各種處理後的表面潤溼效能、形態和蝕刻速率進行了研究。
實驗
所有樣品均為摻鋅(3×1017 cm3)p型磷化銦(100)襯底。樣品在製備好的2 M鹽酸、1.8m h2so 4(50℃)、15.2 M NH4OH或2.9 M (NH4)2S溶液中進行5分鐘的異位處理，然後在去離子H2O中沖洗3分鐘，並用N2吹乾。晶片立即儲存在N2清洗箱中，並運送至測量裝置，將總空氣暴露時間限制在最長5分鐘，包括晶片乾燥。在一系列光譜中，確定了一組一致的成分。在這樣的一組中，化學位移和峰值加寬被固定在30兆電子伏的間隔內，而自旋軌道分裂是不允許變化的。
掃描隧道顯微鏡是在一個基礎壓力為5×10-11毫巴的系統中進行的。所描繪的影象是在2伏偏壓和100帕範圍內的電流下獲得的。樣品製備程式與用於十六次測量的程式相同.使用資料物理OCA 230L接觸角系統分析了這些特性。
結果和討論
不同溼化學處理後磷化銦的表面成分：根據接觸角(CA)測量值(表一)得出的不同水性處理後磷化銦表面的潤溼性可用作表面終止的指標，因為氧化物的存在會產生親水性表面。而對於鹼性NH4OH處理，獲得了接觸角低於30°的相當親水的表面，HCl和H2SO4處理都產生了疏水錶面(CA≥60°)。相對較高的接觸角表明，與NH4OH溶液相比，浸入酸性溶液後幾乎沒有表面氧化物殘留。
圖2a顯示了在硫酸中浸泡後磷化銦表面的2p光譜。觀察到P0和磷低價氧化物的存在，但是檢測到較少的氧化磷。可能發現的少量表面氧化物峰是由於樣品裝載所需的有限空氣暴露期間的再氧化，或者是氧化物去除不完全的結果。In 3d5/2光譜(圖2b)配有銦-磷底物峰，並額外檢測到In0和In3+氧化物。儘管這些光譜的完全量化相當複雜，但觀察到In3+顯著減少。浸入鹽酸溶液中(圖2c–2d)產生具有稍微更少In3+和P5+氧化物的可比起始表面。兩種酸化處理導致P0峰的貢獻更大(圖3)到2p光譜，也檢測到少量的低價氧化物。此外，發現在酸處理的磷化銦表面上氧化銦的含量高於氧化磷。這可能是由於銦氧化物的溶解速率較低，或者是由於銦的終止。與接收表面相比，所有處理僅檢測到一個氧化磷峰(CS = 4.20 eV)，表明存在Inx(HPO4)y，而不是化學計量的InPO4.總的來說，這些結果表明兩種酸化溶液都有效地去除了磷化銦的天然氧化物，但是在表面觀察到了P0、In0和磷低價氧化物等成分。
兩步清洗過程後InP的表面組成：如前一部分所示，所有不同的溼式化學處理都沒有觀察到InP表面的蝕刻。然而，由於大多數汙染物存在於表面（例如顆粒、金屬）和CMP處理導致（次）表面損傷，頂層的輕微蝕刻應導致更受控制的起始表面進行外延生長或介電沉積。20因此，提出了一種兩步清洗工藝，以提高表面質量。在第一步中，將InP表面浸入過氧化氫(0.25M)/HCl(1M)溶液5分鐘，其蝕刻速率為±為1.5nm/min。16其次，在2M鹽酸溶液中去除剩餘的氧化物。圖9顯示了這兩步過程後InP表面的P2p和In3d5/2光譜。可以觀察到，這兩種光譜可與鹽酸處理表面，幾乎沒有檢測到氧化磷和最小氧化銦含量。這表明蝕刻步驟對錶面成分的影響最小，即保持化學計量學。
結論
綜上所述，研究了不同的溼式化學處理對InP表面組成的影響。此外，還對酸性(HCl/h2so4)和中鹼性（氫氧化銨）溼化學處理後的表面組成和形態進行了研究。浸泡在氫氧化銨溶液中後，存在天然氧化物，這是歸因於In2O3在較高的pH值下的不溶性。鹽酸和硫酸都能有效地去除天然氧化物，儘管P0、In0和P（2±）+亞氧化物仍然存在。我們已經證明，(nh4)2S溶液導致更少的p2p組分，這表明獲得了更高質量的表面。將半導體在HCl/h2o2溶液中進行輕微蝕刻，然後去除天然氧化物，對錶面組成沒有顯著影響。
