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GaSb是一种由Ⅲ-Ⅴ族元素组成的窄禁带半导体材料,因其晶格常数跟光谱范围在1.7～4.4μm的三元、四元固熔体合金材料相匹配,可作为良好衬底材料而备受重视。本文在简述GaSb半导体性质和GaSb基器件的发展历程后,分析比较了 GaSb材料主要刻蚀技术(干法、湿法)的优缺点及存在问题。在此基础上本文以湿法刻蚀为研究方向,对GaSb的包括刻蚀液配方和刻蚀工艺参数的湿法刻蚀体系及在该刻蚀体系中的刻蚀行为,以及该体系下刻蚀质量和刻蚀速率的影响因素等内容进行了研究。首先,根据刻蚀后GaSb衬底的宏观形貌、微观形貌、表面粗糙度以及刻蚀速率,筛选出了刻蚀液的主要成分,再经过正交实验优化,得到一种包含10ml盐酸,10ml过氧化氢,5ml磷酸,8.0g柠檬酸一水合物,50ml去离子水的无机-有机混酸刻蚀液。在此基础上通过正交实验优化了刻蚀工艺参数,得到刻蚀温度40℃,搅拌频率10r/min,刻蚀时间10min的最优刻蚀工艺参数,从而形成了一种对GaSb半导体衬底刻蚀速率适中且可控,刻蚀效果良好的无机-有机混酸湿法化学刻蚀体系。之后,从刻蚀前后衬底表面形貌织构和表面成分变化,刻蚀过程中主要元素反应速率三个方面研究了 GaSb半导体衬底在上述湿法化学刻蚀体系中的刻蚀行为。在金相显微镜下刻蚀后GaSb衬底表面织构分布均匀一致,经过刻蚀反应后织构的几何形状由树枝状转变为不规则圆形;在扫描电镜下刻蚀后GaSb衬底表面无明显难溶物颗粒残留,平整洁净,与未刻蚀的抛光表面无明显差异,表明反应过程中含Sb难溶物被充分络合溶解;经AFM测试分析,发生刻蚀反应后GaSb衬底表面粗糙度比刻蚀前增加1.16nm,表面高低起伏小幅增长。经EDS测试分析,刻蚀后GaSb衬底1～2μm深度表层Ga、Sb、O元素原子百分比分别为48.9%、47.9%、3.2%,三种元素的原子百分比与未刻蚀时接近,表明该深度表层受刻蚀反应影响较小;经XPS测试分析,刻蚀后GaSb衬底10nm左右深度表层主要由Ga2O3、Sb2O3、Sb2O5组成,而刻蚀前则主要由Ga2O3、Sb单质、Sb2O5组成,刻蚀前后均存在少量的GaSb和Ga单质,表明刻蚀反应主要发生在该深度表层,反应过程中Sb单质被完全氧化为Sb2O3。经ICP-MS测试分析,刻蚀过程中Ga、Sb元素的反应速率分别为7.5363×10-5 mol/(L·min)、1.6121×10-4mol/(L·min),Sb元素的反应速率明显高于Ga元素。最后,采用单因素变量实验,研究了刻蚀液组分和工艺参数对刻蚀质量和刻蚀速率的具体影响规律。过氧化氢和盐酸对刻蚀速率影响较大,同时这两种成分对刻蚀速率影响趋势也大致接近,均是刻蚀速率随其体积分数的增加先上升达到极值后逐渐下降并趋缓,整体变化幅度较大,另外,两者体积分数太高或太低都会对刻蚀质量产生明显不利影响。磷酸、柠檬酸对刻蚀速率影响相对较小,对刻蚀质量影响较大,当刻蚀液中磷酸的体积分数为3.75～6.10%时,刻蚀后衬底均匀平整,表面粗糙度较小;当刻蚀液中柠檬酸质量浓度为51.28～120.48g/L时,刻蚀后衬底表面粗糙度保持较低水平。去离子水稀释后,刻蚀速率先迅速下降,当稀释超过3倍以后,刻蚀速率下降趋缓,且衬底表面有黑色难溶物附着。刻蚀温度对刻蚀速率具有较大影响,两者呈现正相关,当刻蚀温度超过60℃后,刻蚀速率上升趋缓,而搅拌频率对刻蚀速率影响相对较小,表明反应速率限制机制主导了刻蚀反应过程;当GaSb衬底在刻蚀液中刻蚀10min、15min时,分别减薄75μm、100μm,表面粗糙度(Rq)分别为2.35nm、3.71nm。