书籍：《炬丰科技-半导体工艺》
文章：砷化铟在Br2-HBr中的化学溶解
编号：JFKJ-21-
作者：华林科纳
本文研究了氢溴酸中溴溶液中InAs化学溶解和化学切割的性质和动力学，结果表明，在低溴浓度下(高达6vol.%)时，InAs的溶解速率随溴浓度呈线性增长，这种溶液可用于化学抛光InAs，氢溴酸中含有20至30vol.%溴的溶液以25至50/min的速率溶解InAs，形成带有蚀刻坑的抛光表面，这种溶液可用于化学切割砷化铟。
在针对半导体表面制备的工艺过程中，使用甲醇中的溴溶液是相当有利的，提示铟、砷和锑以甲氧基溴化物的形式进入溶液，在碳溶液的甲醇-四氯化物中，InAs与溴是一级氧化反应，在甲醇中溴含量高达6vol.%时，InP、InAs和砷化镓的蚀刻速率与溴浓度呈线性增长，蚀刻后的溶解速率和样品表面质量在很大程度上依赖于溶液中溴的浓度。
InSb在甲醇溶液中的0.5vol.%溴中蚀刻，可形成表面氧化物膜(厚度高达3nm)，这部电影是由In2O3和Sb2O5混合而成的，在甲醇中使用5%溴溶液进行InP处理，可以获得杂质的表面，对于磷化铟的局部蚀刻，推荐二甲基甲酰胺中的溴溶液为。
本文的目的是研究在Br2-HBr溶液中对InAs进行化学溶解的过程，并优化在上述溶液中进行InAs抛光和化学切割的成分和工艺程序，利用一个化学动力抛光装置发现了InAs的溶解速率，其中实现了圆盘的水动力旋转，这使我们能够测量保持边界扩散层厚度不变的蚀刻速率。我们的实验是对单晶未掺杂的n-InAs样品进行的，面积约为0.5cm2的晶片已从钢锭上切割出来，经过机械研磨和抛光后，在抛光溶液中蚀刻，以去除在切割、研磨和化学机械抛光时被破坏的薄层，衬底被放入一个特殊的荧光塑料支架中，使用IC-1发条指示器通过晶片厚度减小确定溶解速率。
化学切割速率是从同一InAs单晶上切割两或三个板所需的时间计算出来的，溶液中的溴浓度在蚀刻和切割过程中略有变化（约10-15min），化学蚀刻在22°C温度下进行，化学切割在15°C温度下进行，目的是稳定溶解速率，防止溴挥发。
如图所示1，是砷化铟的蚀刻和化学切割速率的浓度依赖性,我们可以看出，在溴浓度高达6-7vol.%时，溶解速率随溴含量呈线性增长，当溴浓度进一步增加时，溶解速率略有减慢，但当溴浓度达到20vol.%时，砷化铟的溶解速率开始急剧上升，如果使用氢溴酸中含有超过33体积%溴的溶液，则由于溶解样品表面的崩解，相互作用率变得太高，无法准确测量。
在高溴浓度下，化学切割速率的降低可能与溴的高挥发性有关，这可以防止向发生切割的地方提供高溴含量的解决方案，当这些溶液用一串绳子运输时，溴的浓度会随着时间的推移而急剧下降，因此，用于化学切割的最佳溶液是，当溴含量为20vol.%时。为了找出在低浓度Br2-HBr溶液中InAs溶解发生在什么（扩散或动力学）区域，我们绘制了v-1-r-1/2坐标中的溶解速率(v)与圆盘旋转速率(r)曲线，如果过程受扩散限制，这些曲线会通过坐标的原点，在总溶解过程中，化学反应重要性的不断增加，导致上述曲线的倾角减小，并且在极限（当化学相互作用速率是总溶解过程的速率决定因素时），直线与x轴平行。
从图中2可以看出，InAs在1和2卷%溴溶液中的溶解过程是由混合动力学决定的，因为直线与x轴不平行，存在y截距。如图所示3为研究了角运动对溶解速率影响的溶液的InAs溶解速率与温度的曲线，根据这些曲线，我们计算出了表观活化能值(Ea)，一般认为Ea35-40kJ/mol的过程受扩散速率控制；在Ea40kJ/mol时，工艺速率立即由化学反应速率决定。结果表明，在氢溴酸的%溴溶液中，InAs溶解的表观活化能为11.2（18.0）kJ/mol。
结果表明，在溴含量较低（高达6%）时，氢溴酸中溴溶液中InAs的溶解速率随溴浓度呈线性增长，这种溶液可用于化学抛光InAs，在2.0-5.0vol处获得了最佳的表面，溶液中%溴含量；蚀刻速率在22°C时为5~10m/min，圆盘旋转速率r=为52min-1。在氢溴酸中含有20-30vol%溴的溶液以25-50m/min的速率溶解InAs，形成带有蚀刻坑的抛光表面，所得结果使我们能够优化InAs切割的溶液成分和工艺条件，这些是20vol.%溴在氢溴酸中，在15°C下，钨弦(直径80m)的速度为25cm/s。