射频等离子体清洗机改善GaAs半导体器件的工作可靠性具有重要作用

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• 作者：等离子清洗机-CRF plasma等离子设备-等离子表面处理机厂家-诚峰智造
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• 发布时间：2021-04-09
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【概要描述】        GaAs具有优良的光电特性，是II-V化合物半导体中应用广泛的半导体材料。然而，GaAs材料表面的悬挂键极易与杂质或者氧元素结合，在表面形成杂质缺陷和氧化层，成为非辐射复合中心，影响材料的发光特性，可对GaAs半导体器件的光电特性带来严重的影响。         对GaAs表面进行钝化处理，不仅能够降低表面杂质浓度，消除非辐射复合中心，提高其光电性能，而且钝化保护层能够阻止GaAs表面，在大气环境下与环境中的氧结合而被再次氧化，对改善GaAs半导体器件的工作可靠性具有重要作用。         对GaAs半导体材料的硫钝化能在其表面形成含硫化合物，可以明显改善GaAs表面的物理和化学性质。         利用射频等离子体清洗机等离子体处理方法，引导含硫Ar等离子体轰击GaAs样品，使硫与GaAs反应形成较厚的含硫钝化层，钝化效果能够得到长时间保持。该方法可控性强，避免了湿法硫钝化强腐蚀效应的影响，为改善GaAs 基半导体光电器件的性能、提高其工作寿命提供新的技术手段。         利用射频等离子体清洗机Ar辉光放电对样品表面低功率清洗，去除表面氧化层。接着加热硫单质，可通过改变加热温度适当调节真空室的硫分压。然后通人Ar,利用Ar等离子体诱导，使硫蒸气放电，产生硫等离子体，使其与载片台上的CaAs样品反应，在样品表面生成稳定的含硫化合物。         为了较大范围调节硫蒸气分压，我们通过调节真空挡板适当控制真空系统的抽气速率，从而保证腔内有足够且稳定的硫蒸气浓度参与样品表面反应。         经过射频等离子体清洗机Ar等离子体清洗后，PL强度比未处理的GaAs样品略高。这是因为Ar等离子体对GaAs表面氧化层具有清洗作用，降低了GaAs表面的非辐射复合，提高了光致发光的效率。         经含硫等离子体处理样品的PL强度比单纯经过Ar等离子体轰击的样品，PL峰值强度高104% ， 说明硫等离子体起到了很好的表面钝化作用。         与未处理样品相比，PL峰值强度提高了71%，且经过退火后，等离子体硫钝化的样品峰值波长得到了恢复。硫等离子体对GaAs样品的钝化不会引人明显的杂质污染，特别是钝化效果比较稳定，更适合于GaAs光电器件的钝化工艺。         采用射频等离子体清洗机方法对GaAs衬底片表面进行了干法硫钝化。射频等离子体钝化效果受基片温度、溅射功率、退化温度的影响。对硫等离子体钝化条件的优化，样品的PL强度提高了71%，并显示出较好的PL稳定性。