[发明专利]一种氮化镓单晶基片的氮极性表面的表面处理方法

说明书

本发明公开了一种氮化镓单晶基片的氮极性表面的表面处理方法，表面处理方法包括：对氮化镓单晶基片的氮极性表面依序进行电化学腐蚀和化学腐蚀，或者对氮极性表面依序进行化学腐蚀和电化学腐蚀。采用本发明提供的表面处理方法来对氮化镓单晶基片的氮极性表面进行表面处理后，在该氮极性表面上能够获得具有原子级台阶高度和规则的六边形形状的台阶流表面。

技术领域

本发明涉及半导体材料制作技术领域，尤其涉及一种三元化合物半导体材料及其制作方法。

背景技术

氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料的代表，具有禁带宽度大、热导率高、介电常数低、电子漂移饱和速度高等特性，已广泛应用于短波长发光和光电探测、微波功率器件和电力电子器件等领域。

氮化镓单晶基片是一种极性半导体材料，其具有镓极性表面和氮极性表面，两个极性表面的物理和化学性质有很大差异。

传统上，出于氮化镓材料生长技术的限制，各种氮化镓基器件主要都是在镓极性表面上生长的。

而氮极性表面的极化方向与镓极性表面正好相反，相比于镓极性表面，氮极性表面具有较好的欧姆接触性能以及较强的载流子限域性和表面活性，因此在增强型HEMT器件、高频整流器件以及传感器等技术领域中具有良好的应用前景。

目前商业上获得氮极性表面氮化镓单晶基片的一种主要方法是从大块氮化镓单晶材料上切割后再进行机械抛光。但是这种方法获得的氮极性表面表面一般都是表面粗糙度在1nm数量级的粗糙表面，有时还带有抛光时产生的划痕。

而在氮极性表面上生长各种半导体器件的一个首要前提就是去除这些表面的损伤和划痕，获得原子级清洁平坦的单晶表面。湿法腐蚀是半导体表面处理的一种常用的方法。对于氮化镓单晶基片的镓极性表面，采用在NaOH溶液和H₃PO₄溶液中轮流进行化学腐蚀的方法往往能够取得比较好的效果，获得具有规则原子台阶流的表面。

但是对于氮极性表面，使用这类传统的酸碱化学腐蚀的方法，却并不能获得平整表面。因此在氮极性表面上获得原子级的清洁的平坦表面，具有较大的难度。

发明内容

针对上述的现有技术缺陷，本发明采用了如下的技术方案：

本发明提供了一种氮化镓单晶基片的氮极性表面的表面处理方法，所述表面处理方法包括：

对氮化镓单晶基片的氮极性表面依序进行电化学腐蚀和化学腐蚀，或者对所述氮极性表面依序进行化学腐蚀和电化学腐蚀。

优选地，对所述氮极性表面进行电化学腐蚀的方法包括：

在所述氮化镓单晶基片的所述氮极性表面上连接用于电化学腐蚀的工作电路的阳极；

将所述氮化镓单晶基片浸泡在中性电解液中；

将所述工作电路的阴极浸泡在所述中性电解液后，通过所述工作电路向所述氮极性表面施加周期性变化的工作电压，以进行所述电化学腐蚀。

优选地，所述中性电解液为强酸强碱盐的水溶液。

优选地，所述中性电解液为NaCl溶液、Na₂SO₄溶液、NaNO₃溶液、KCl溶液、K₂SO₄溶液、NaNO₃溶液中的一种。

优选地，所述中性电解液的溶质的浓度为5mol/L～7mol/L。

优选地，向所述氮极性表面施加周期性变化的工作电压之前，所述电化学腐蚀的方法还包括：在所述工作电路上连接恒电位仪。

优选地，所述工作电压的电压值在-0.5V至-2V之间进行周期性变化。