專(zhuān)利名稱：ZnGeP₂晶體的腐蝕劑與腐蝕方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于三元化合物半導(dǎo)體材料的腐蝕領(lǐng)域，特別涉及一種ZnGeP2晶體的腐蝕劑 與腐蝕方法。
背景技術(shù)：
黃銅礦類(lèi)晶體ZnGeP2 (以下簡(jiǎn)稱ZGP)，屬于四方結(jié)構(gòu)，點(diǎn)群1^2d,具有優(yōu)異的
紅外非線性光學(xué)性能，但是ZGP單晶制備非常困難。ZGP單晶生長(zhǎng)過(guò)程中易出現(xiàn)化學(xué)配 比偏離，加之晶體的導(dǎo)熱性比液態(tài)差，晶體冷卻過(guò)程中存在嚴(yán)重各向異性熱膨脹等，使 得完整無(wú)開(kāi)裂ZGP晶體的生長(zhǎng)極為困難，生長(zhǎng)出來(lái)的晶體常常存在包裹、沉淀、裂紋和
G《"、G、 r;等多種缺陷。各種缺陷的產(chǎn)生和數(shù)量的多少不僅與晶體制備工藝有關(guān)，
同時(shí)對(duì)制備器件的性能有重要影響。
晶體缺陷的實(shí)驗(yàn)觀察方法有多種，如透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、紅外顯 微鏡及金相腐蝕顯示等方法。其中，金相腐蝕顯示法和掃描電子顯微鏡是觀察研究晶體 缺陷最常用的方法之一，不僅設(shè)備簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，而且能較直觀地顯示晶體學(xué)方向， 在確定晶面指數(shù)和晶體取向方面被廣范應(yīng)用。金相腐蝕顯示還可以揭示缺陷的數(shù)量和分 布情況，找出缺陷形成、增殖和晶體制備工藝及器件工藝的關(guān)系，為改進(jìn)工藝，減少缺 陷、提高器件合格率和改善器件性能提供線索。
ZGP晶體的位錯(cuò)蝕坑腐蝕，尤其是晶面位錯(cuò)蝕坑的擇優(yōu)腐蝕是一個(gè)技術(shù)難題，目前 尚未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于ZGP晶體的擇優(yōu)腐蝕劑與腐蝕方法，以便對(duì)ZGP 晶體進(jìn)行擇優(yōu)腐蝕，獲得該晶體清晰的位錯(cuò)蝕坑形貌。
本發(fā)明所述ZnGeP2晶體的腐蝕劑由冰醋酸、氫氟酸、硝酸、碘和純凈水配制而成,
冰醋酸、氫氟酸、硝酸、純凈水的體積比為冰醋酸氫氟酸硝酸純凈水=1 :2:2: l，碘的質(zhì)量冰醋酸體積=4 : l，碘的質(zhì)量單位為毫克、冰醋酸的體積單位為毫升，或 碘的質(zhì)量單位為克、冰醋酸的體積單位為升，所述冰醋酸的質(zhì)量濃度^99.5%，所述氫氟 酸的質(zhì)量濃度^40%，所述硝酸的質(zhì)量濃度為65~68%。上述腐蝕劑所用純凈水為去離子水或蒸餾水。
本發(fā)明所述ZnGeP2晶體的腐蝕劑的配制方法按所述配方分別計(jì)量碘、冰醋酸、氫 氟酸、硝酸和純凈水，然后在常壓、室溫(室內(nèi)自然溫度)下將碘加入冰醋酸中，再加 入氫氟酸、硝酸和去離子水?dāng)嚢杈鶆蚣葱纬筛g劑。
本發(fā)明所述ZnGeP2晶體的腐蝕方法，使用上述腐蝕劑，其工藝步驟依次如下
(1) 腐蝕
將研磨、拋光處理后的ZnGeP2晶片浸入腐蝕劑中，在超聲波振蕩下于常壓、室溫 (室內(nèi)自然溫度)腐蝕4分鐘 16分鐘取出；
(2) 清洗
將從腐蝕劑中取出的ZnGeP2晶片浸入反應(yīng)終止液中擺動(dòng)清洗終止反應(yīng)，再用純凈 水清洗至中性，所述反應(yīng)終止液由質(zhì)量濃度5%的NaOH和質(zhì)量濃度3%的^23203配制而 成，NaOH與Na2S203的體積比=1 : 1;
(3) 干燥
將清洗后的ZnGeP2晶片在常壓下自然干燥或烘干。
上述腐蝕方法中，所述純凈水為去離子水或蒸餾水。若采用烘干的方式對(duì)清洗后的 ZnGeP2晶片進(jìn)行干燥，烘干溫度優(yōu)選40'C 6(TC，烘干時(shí)間至少為2小時(shí)。 本發(fā)明具有以下有益效果
1、 實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明所述腐蝕劑和腐蝕方法對(duì)ZGP晶體具有很好的擇優(yōu)腐蝕性， 腐蝕后的ZGP晶片在掃描電鏡下可清晰地顯示出某一晶面的位錯(cuò)蝕坑形貌。
2、 本發(fā)明所述腐蝕劑的原料為常規(guī)化學(xué)試劑，成本低，易于獲取。
3、 本發(fā)明所述腐蝕方法在常壓、室溫下進(jìn)行，且時(shí)間短，操作方便。
4、 通過(guò)本發(fā)明所述腐蝕方法腐蝕后的ZGP晶片的掃描電鏡照片，能夠方便地計(jì)算出 生長(zhǎng)晶體的位錯(cuò)密度，為初步評(píng)判ZGP晶體質(zhì)量、晶片的篩選提供了一種簡(jiǎn)便易行的方 法。


圖1是使用本發(fā)明所述腐蝕劑和腐蝕方法所獲ZGP晶體(213)晶面的位錯(cuò)蝕坑在掃
描電鏡下的形貌圖2是ZGP晶體(213)晶面的X射線衍射譜；
圖3是使用本發(fā)明所述腐蝕劑和腐蝕方法所獲ZGP晶體(110)晶面的位錯(cuò)蝕坑在掃 描電鏡下的形貌圖；圖4是ZGP晶體(110)晶面的X射線衍射譜；
圖5是使用本發(fā)明所述腐蝕劑和腐蝕方法所獲ZGP晶體(102)晶面的位錯(cuò)蝕坑在掃 描電鏡下的形貌圖6是ZGP晶體(102)晶面的X射線衍射譜。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所述腐蝕劑和腐蝕方法作進(jìn)一步說(shuō)明。 實(shí)施例l
本實(shí)施例中，ZGP晶體的腐蝕劑由冰醋酸、氫氟酸、硝酸、碘和去離子水配制而成， 配方為冰醋酸lml、氫氟酸2ml、硝酸2ml、去離子水lml、碘4mg;所述冰醋酸質(zhì)量濃 度》99.5% (成都長(zhǎng)聯(lián)化工試劑有限公司生產(chǎn)，質(zhì)量濃度系產(chǎn)品說(shuō)明所標(biāo)明的)，所述 氫氟酸質(zhì)量濃度》40%(成都市科龍化工試劑廠生產(chǎn)，質(zhì)量濃度系產(chǎn)品說(shuō)明所標(biāo)明的)， 所述硝酸質(zhì)量濃度為65 68% (成都市科龍化工試劑廠生產(chǎn)，質(zhì)量濃度系產(chǎn)品說(shuō)明所標(biāo) 明的)。按所述配方分別計(jì)量碘、冰醋酸、氫氟酸、硝酸和去離子水，然后在室溫、常 壓下將碘加入冰醋酸中，再加入氫氟酸、硝酸和去離子水?dāng)嚢杈鶆蚣葱纬筛g劑。
上述腐蝕劑的配制也可用蒸餾水代替去離子水。
實(shí)施例2
本實(shí)施例對(duì)ZGP晶體的(213)晶面進(jìn)行腐蝕，腐蝕劑為按實(shí)施例1所述配方和方 法配制的腐蝕劑，工藝步驟依次如下
(1) 研磨與拋光
將ZGP晶體(213)晶片依次采用0#、 02#、 04#金相砂紙進(jìn)行粗磨、細(xì)磨，以去 除表面的刀痕、裂紋和較深的劃痕；然后用剛玉粉(平均粒徑0.5pm)和去離子水配成 的機(jī)械拋光液(剛玉粉與去離子水的質(zhì)量比為1:10)對(duì)晶片進(jìn)行機(jī)械拋光，直至晶片表 面平整光亮為止；機(jī)械拋光后用去離子水將(213)晶片沖洗干凈并放入化學(xué)拋光液中， 在超聲波振蕩下于常壓、60'C化學(xué)拋光1分鐘，繼后取出(213)晶片浸入質(zhì)量濃度5 %的NaOH溶液中擺動(dòng)清洗終止反應(yīng)，再用去離子水清洗；所述化學(xué)拋光液由質(zhì)量濃度 35 38%的鹽酸和質(zhì)量濃度65 68%的硝酸配制而成，鹽酸與硝酸的體積比為1:1;
(2) 腐蝕
將研磨、拋光處理后的ZGP晶體(213)晶片浸入腐蝕劑中，在超聲波振蕩下于常 壓、室溫(25°C)腐蝕4分鐘取出；
(3) 清洗終止液中擺動(dòng)清洗終止反應(yīng)， 再用去離子水清洗至中性，所述反應(yīng)終止液由質(zhì)量濃度5%的NaOH和質(zhì)量濃度3%的 Na2SA配制而成，化(《與^&03的體積比=1 : 1; (3)干燥
將清洗后的ZGP晶體(213)晶片放入烘箱，在常壓、4(TC烘干備用，烘干時(shí)間為4 小時(shí)。
將干燥后的ZGP晶體(213)晶片用掃描電鏡觀察，其位錯(cuò)蝕坑的形貌如圖l所示， 從圖l可以看出，位錯(cuò)蝕坑形貌為三角形，邊界清晰，具有立體感。 實(shí)施例3
本實(shí)施例對(duì)ZGP晶體的(110)晶面進(jìn)行腐蝕，腐蝕劑為按實(shí)施例1所述配方和方 法配制的腐蝕劑，工藝步驟依次如下
(1) 研磨與拋光
將ZGP晶體(110)晶片依次采用0#、 02#、 04#金相砂紙進(jìn)行粗磨、細(xì)磨，以去 除表面的刀痕、裂紋和較深的劃痕；然后用剛玉粉(平均粒徑0.5pm)和去離子水配成 的機(jī)械拋光液(剛玉粉與去離子水的質(zhì)量比為1:10)對(duì)晶片進(jìn)行機(jī)械拋光，直至晶片表 面平整光亮為止；機(jī)械拋光后用去離子水將(110)晶片沖洗干凈并放入化學(xué)拋光液中， 在超聲波振蕩下于常壓、6(TC化學(xué)拋光1.5分鐘，繼后取出(110)晶片浸入質(zhì)量濃度5 %的NaOH溶液中擺動(dòng)清洗終止反應(yīng)，再用去離子水清洗；所述化學(xué)拋光液由質(zhì)量濃度 35 38%的鹽酸和質(zhì)量濃度65~68%的硝酸配制而成，鹽酸與硝酸的體積比為1:1;
(2) 腐蝕
將研磨、拋光處理后的ZGP晶體(110)晶片浸入腐蝕劑中，在超聲波振蕩下于常 壓、室溫(18°C)腐蝕9分鐘取出；
(3) 清洗
將從腐蝕劑中取出的ZGP晶體(110)晶片浸入反應(yīng)終止液中擺動(dòng)清洗終止反應(yīng)， 再用去離子水清洗至中性，所述反應(yīng)終止液由質(zhì)量濃度5%的NaOH和質(zhì)量濃度3%的 化25203配制而成，NaOH與Na2S203的體積比-l : 1; (3)干燥
將清洗后的ZGP晶體(110)晶片放入烘箱，在常壓、6(TC烘千備用，烘干時(shí)間為2 小時(shí)。
將干燥后的ZGP晶體(110)晶片用掃描電鏡觀察，其位錯(cuò)蝕坑的形貌如圖3所示，從圖3可以看出，位錯(cuò)蝕坑形貌為四邊形，邊界清晰，具有立體感。 實(shí)施例4
本實(shí)施例對(duì)ZGP晶體的(102)晶面進(jìn)行腐蝕，腐蝕劑為按實(shí)施例1所述配方和方 法配制的腐蝕劑，工藝步驟依次如下 (1)研磨與拋光
將ZGP晶體(102)晶片依次采用0弁、02#、 04井金相砂紙進(jìn)行粗磨、細(xì)磨，以去 除表面的刀痕、裂紋和較深的劃痕；然后用剛玉粉(平均粒徑0.5pm)和去離子水配成 的機(jī)械拋光液(剛玉粉與去離子水的質(zhì)量比為1:10)對(duì)晶片進(jìn)行機(jī)械拋光，直至晶片表 面平整光亮為止；機(jī)械拋光后用去離子水將(102)晶片沖洗干凈并放入化學(xué)拋光液中， 在超聲波振蕩下于常壓、60'C化學(xué)拋光2分鐘，繼后取出(102)晶片浸入質(zhì)量濃度5 X的NaOH溶液中擺動(dòng)清洗終止反應(yīng)，再用去離子水清洗；所述化學(xué)拋光液由質(zhì)量濃度 35 38%的鹽酸和質(zhì)量濃度65 68%的硝酸配制而成，鹽酸與硝酸的體積比為1:1;
(2) 腐蝕
將研磨、拋光處理后的ZGP晶體(102)晶片浸入腐蝕劑中，在超聲波振蕩下于常 壓、室溫(10°C)腐蝕16分鐘取出；
(3) 清洗
將從腐蝕劑中取出的ZGP晶體(102)晶片浸入反應(yīng)終止液中擺動(dòng)清洗終止反應(yīng)， 再用蒸餾水清洗至中性，所述反應(yīng)終止液由質(zhì)量濃度5%的NaOH和質(zhì)量濃度3%的 Na2SA配制而成，NaOH與Na2S203的體積比-l : 1; (3)干燥
將清洗后的ZGP晶體(102)晶片放入烘箱，在常壓、60'C烘干備用，烘干時(shí)間為2 小時(shí)。
將干燥后的ZGP晶體(102)晶片用掃描電鏡觀察，其位錯(cuò)蝕坑的形貌如圖5所示， 從圖5可以看出，位錯(cuò)蝕坑形貌為五邊形，邊界清晰，具有立體感。
權(quán)利要求
1、一種ZnGeP2晶體的腐蝕劑，其特征在于由冰醋酸、氫氟酸、硝酸、碘和純凈水配制而成，冰醋酸、氫氟酸、硝酸、純凈水的體積比為冰醋酸∶氫氟酸∶硝酸∶純凈水＝1∶2∶2∶1，碘的質(zhì)量∶冰醋酸體積＝4∶1，碘的質(zhì)量單位為毫克、冰醋酸的體積單位為毫升，或碘的質(zhì)量單位為克、冰醋酸的體積單位為升，所述冰醋酸的質(zhì)量濃度≥99.5％，所述氫氟酸的質(zhì)量濃度≥40％，所述硝酸的質(zhì)量濃度為65～68％。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的ZnGeP2晶體的腐蝕劑，其特征在于純凈水為去離子水或 蒸餾水。
3、 一種ZnGeP2晶體的腐蝕方法，其特征在于工藝步驟依次如下(1) 腐蝕將研磨、拋光處理后的ZnGeP2晶片浸入腐蝕劑中，在超聲波振蕩下于常壓、室溫 腐蝕4分鐘 16分鐘取出，所述腐蝕劑由冰醋酸、氫氟酸、硝酸、碘和純凈水配制而成，冰醋酸、氫氟酸、硝酸、純凈水的體積比為冰醋酸氫氟酸硝酸純凈水=1 : 2 : 2 : l，碘的質(zhì)量冰 醋酸體積=4 : l，碘的質(zhì)量單位為毫克、冰醋酸的體積單位為毫升，或碘的質(zhì)量單位為克、冰醋酸的體積單位為升，所述冰醋酸的質(zhì)量濃度》99.5%，所述氫氟酸的質(zhì)量濃度 》40%，所述硝酸的質(zhì)量濃度為65 68%;(2) 清洗將從腐蝕劑中取出的ZnGeP2晶片浸入反應(yīng)終止液中擺動(dòng)清洗終止反應(yīng)，再用純凈 水清洗至中性，所述反應(yīng)終止液由質(zhì)量濃度5%的NaOH和質(zhì)量濃度3%的Na&03配制而 成,NaOH與Na2S203的體積比=1 : 1;(3) 干燥將清洗后的ZnGeP2晶片在常壓下自然干燥或烘干。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的ZnGeP2晶體的腐蝕方法，其特征在于純凈水為去離子水 或蒸餾水。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的ZnGeP2晶體的腐蝕方法，其特征在于干燥步驟中的 烘干溫度為40。C 6(TC，烘干時(shí)間至少為2小時(shí)。
全文摘要
一種ZnGeP₂晶體的腐蝕劑，由冰醋酸、氫氟酸、硝酸、碘和純凈水配制而成，冰醋酸、氫氟酸、硝酸、純凈水的體積比為冰醋酸∶氫氟酸∶硝酸∶純凈水＝1∶2∶2∶1，碘的質(zhì)量∶冰醋酸體積＝4∶1。一種ZnGeP₂晶體的腐蝕方法，使用上述腐蝕劑，工藝步驟依次為(1)腐蝕，將ZnGeP₂晶片浸入腐蝕劑中，在超聲波振蕩下于常壓、室溫腐蝕4～16分鐘取出；(2)清洗，將從腐蝕劑中取出的ZnGeP₂晶片浸入反應(yīng)終止液中擺動(dòng)清洗終止反應(yīng)，再用純凈水清洗至中性，所述反應(yīng)終止液由質(zhì)量濃度5％的NaOH和質(zhì)量濃度為3％的Na₂S₂O₃配制而成，NaOH與Na₂S₂O₃的體積比＝1∶1；(3)干燥。
文檔編號(hào)C30B33/10GK101613885SQ20091006012
公開(kāi)日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2009年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月28日
發(fā)明者何知宇, 羽 張, 朱世富, 江 程, 趙北君, 陳寶軍 申請(qǐng)人:四川大學(xué)