CN102554750A - 一种锑化镓晶片双面抛光方法 - Google Patents

一种锑化镓晶片双面抛光方法 Download PDF

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郑安生
龙彪
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Abstract

一种锑化镓晶片双面抛光方法，它包括以下步骤：晶片测厚分组；晶片初次清洗；粘片；背面抛光；卸片；粘片及正面抛光；晶片二次清洗；将经过双面抛光的晶片放在用清洗液和纯水配制成体积比1∶(3～10)的溶液中用超声波清洗，清洗温度为50～100℃，清洗时间为10～30分钟，而后用纯水冲洗；化学腐蚀：用CH3COOH、H2O、HF以体积比(10～30)∶(5～15)∶1的比例配制成腐蚀液；检验包装。采用本方法可批量加工锑化镓(100)双面抛光片，方法简单实用，可操作性强，抛光成品率达到90％。同时缓解了锑化镓晶片抛光后氧化的问题。通过该方法抛光所得锑化镓抛光晶片翘曲度不大于20μm，晶面平整度不大于4μm，表面粗糙度达到0.1～0.2μm，晶片总厚度变化不大于5μm，抛光片未检测到沾污、雾、划道、颗粒、裂、橘皮、鸦爪等缺陷。

Description

一种锑化镓晶片双面抛光方法
技术领域
本发明涉及一种化合物半导体晶片抛光工艺，具体地说，是涉及一种锑化镓(100)晶片双面抛光方法。
背景技术
锑化镓是重要的III-V族化合物半导体材料，是良好的电子和光电子器件的衬底材料，也是制造太阳能电池的极佳材料。锑化镓材料具有较窄的禁带宽度和较大的晶格常数，容易与禁带宽的半导体材料相配，生长出高质量的超晶格和双异质结外延层，是制造红外监测器件和量子阱器件极好的衬底材料。锑化镓材料长期以来一直是中红外波段激光器、探测器的首选材料，用它制作的激光器波长可以在2-5μm范围内改变。锑化镓基材料制造的器件除了在光纤通信中有巨大的潜在应用价值外，在其他领域也有很大的潜在应用价值，如制作火箭和监视系统中的红外成像器件，用于火灾报警和环境污染检测及检测工厂中腐蚀气体和有毒气体的泄漏的传感器，以及空间技术领域应用等。
晶片表面加工引入的表面损伤会降低材料电阻率的均匀性和电子迁移率、降低MESFET结构的源漏饱和电流的均匀性和器件的成品率及寿命。随着外延器件制备工艺的日趋成熟，器件对锑化镓单晶的质量，尤其锑化镓抛光片表面质量要求越来越高。因此，为了满足市场对锑化镓晶片的需求，有必要提供一种锑化镓晶片的抛光方法，使高质量单晶材料的各项性能充分反映到器件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锑化镓(100)晶片双面抛光方法，该方法高效实用，可操作性强，可批量加工，抛光成品率达到90％，同时缓解了锑化镓晶片抛光后氧化的问题，所使用的化学试剂为低成本材料，清洗剂、抛光废液易于处理，不会对环境和人体造成危害。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种锑化镓(100)晶片双面抛光方法，其特征在于：
本发明采用化学机械抛光加化学腐蚀的方法，在晶片机械抛光后经化学腐蚀去除损伤层。
本发明除可用“2360”型抛光剂外，还可以用天津西立卡公司的“3030”型抛光剂、天津晶岭电子材料公司的“FA/0F3210”型抛光剂及东莞皓志稀土材料公司的“BGY-903”型抛光剂。
清洗液除可用华星DZ-4B外，还可用天津晶岭公司的FA/0DW810。
它包括步骤：
1.晶片测厚分组：将合格晶片以5～10μm的厚度差为分档线分档；
2.晶片初次清洗：用纯水、H2O2和NH4OH配制成体积比为(5～40)∶(1～2)∶(1～5)的腐蚀液，加热至20～50℃，把晶片放入腐蚀液中腐蚀5～60秒，腐蚀后用纯水冲洗，并吸干水迹；
3.粘片：在抛光盘表面温度在20～60℃时进行粘片；
4.背面抛光：用纯水、抛光剂和次氯酸钠以体积比(50～100)∶(1～10)∶(1～10)的比例配制成抛光液，
5.卸片：将抛光盘加热，熔化晶片底层蜡层进行卸片；
6.粘片及正面抛光：重复第3步将晶片正面朝上粘于抛光盘上，重复第4步对晶片正面抛光；
7.晶片二次清洗：将经过双面抛光的晶片放在用清洗液和纯水配制成体积比1∶(3～10)的溶液中用超声波清洗，设置清洗温度为50～100℃，清洗时间为10～30分钟，而后用纯水冲洗。
8.化学腐蚀：用CH3COOH、H2O、HF以体积比(10～30)∶(5～15)∶1的比例配制成腐蚀液，将晶片置于腐蚀液中；
9.检验包装：检验晶片表面质量，经检验合格的晶片封装并贴上标签。
设置抛光温度在15～60℃，设定抛光压力为2～25psi，抛光时间为10～60分钟，抛光液流量为10～150毫升/分钟，进行背面及正面抛光。
所述的将晶片置于腐蚀液中，是在室温条件下腐蚀10～60秒，而后用纯水冲洗10分钟，并用N2吹干。
所采用的超声波功率为900W，频率为28KHz。
本发明的优点：采用本方法可批量加工锑化镓(100)双面抛光片，方法简单实用，可操作性强，抛光成品率达到90％。同时缓解了锑化镓晶片抛光后氧化的问题。通过该方法抛光所得锑化镓抛光晶片翘曲度不大于20μm，晶面平整度不大于4μm，表面粗糙度达到0.1～0.2μm，晶片总厚度变化不大于5μm。抛光片未检测到沾污、雾、划道、颗粒、裂、橘皮、鸦爪等缺陷。
附图说明
图1是本发明锑化镓晶片双面抛光方法的流程框图。
具体实施方式
下面以具体实施例对本发明做进一步说明：
抛光所使用的抛光液为Nalco公司生产的SiO2粒径为40～70nm的“2360”型抛光剂稀释后加次氯酸钠溶液而成。所使用的清洗剂为清洗半导体材料专用的华星DZ-4B。
实施例1：
1.晶片测厚分组：将合格晶片以5μm的厚度差为分档线分档。
2.晶片初次清洗：用纯水、H2O2和NH4OH配制成体积比为10∶2∶1的腐蚀液，加热至30℃，把晶片放入腐蚀液中腐蚀40秒。腐蚀后用纯水冲洗，再用滤纸吸干水迹。
3.粘片：在抛光盘表面温度在30℃时进行正面粘片。
4.背面抛光：用纯水、抛光剂和次氯酸钠以体积比90∶4∶2的比例配制成抛光液，设置抛光液温度在20℃，设定抛光压力为15psi，抛光时间为20分钟，抛光液流量为70毫升/分钟，进行背面抛光。
5.卸片：将抛光盘加热，熔化晶片周围蜡层进行卸片。
6.粘片及正面抛光：重复第3步将晶片正面朝上粘于抛光盘上，重复第4步对晶片正面抛光。
7.晶片二次清洗：将经过双面抛光的晶片放在用清洗液(华星DZ-4B或天津晶岭FA/0DW810)和纯水配制成体积比1∶10的溶液中用超声波清洗。超声波功率为900W，频率为28KHz，设置清洗温度为100℃，清洗时间为10分钟，而后用纯水冲洗。
8.化学腐蚀：用CH3COOH、H2O、HF以体积比10∶5∶1的比例配制成腐蚀液，将晶片置于腐蚀液中在室温条件下腐蚀20秒，而后用纯水冲洗10分钟，并用N2吹干。
9.结果：晶片表面有细微划道，建议适当调整化学腐蚀液配比，提高腐蚀时间。
实施例2：
1.晶片测厚分组：将合格晶片以5～10μm的厚度差为分档线分档。
2.晶片初次清洗：用纯水、H2O2和NH4OH配制成体积比为20∶1∶5的腐蚀液，加热至40℃，把晶片放入腐蚀液中腐蚀30秒。腐蚀后用纯水冲洗，再用滤纸吸干水迹。
3.粘片：在抛光盘表面温度在40℃时进行正面粘片。
4.背面抛光：用纯水、抛光剂和次氯酸钠以体积比70∶5∶5的比例配制成抛光液，设置抛光液温度在45℃，设定抛光压力为5psi，抛光时间为30分钟，抛光液流量为50毫升/分钟，进行背面抛光。
5.卸片：将抛光盘加热，熔化晶片底层蜡层进行卸片。
6.粘片及正面抛光：重复第3步将晶片正面朝上粘于抛光盘上，重复第4步对晶片正面抛光。
7.晶片二次清洗：将经过双面抛光的晶片放在用清洗液(华星DZ-4B或天津晶岭FA/0DW810)和纯水配制成体积比1∶5的溶液中用超声波清洗。超声波功率为900W，频率为28KHz，设置清洗温度为60℃，清洗时间为20分钟，而后用纯水冲洗。
8.化学腐蚀：用CH3COOH、H2O、HF以体积比20∶10∶1的比例配制成腐蚀液，将晶片置于腐蚀液中在室温条件下腐蚀30秒，而后用纯水冲洗10分钟，并用N2吹干。
9.结果：晶片表面有少许腐蚀坑及雾状现象，建议适当调整抛光液配比及流量，加大抛光压力。

Claims (4)

1.一种锑化镓晶片双面抛光方法，其特征在于：它包括以下步骤：
1).晶片测厚分组：将合格晶片以5～10μm的厚度差为分档线分档；
2).晶片初次清洗：用纯水、H2O2和NH4OH配制成体积比为(5～40)∶(1～2)∶(1～5)的腐蚀液，加热至20～50℃，把晶片放入腐蚀液中腐蚀5～60秒，腐蚀后用纯水冲洗，并吸干水迹；
3).粘片：在抛光盘表面温度在20～60℃时进行粘片。
4).背面抛光：用纯水、抛光剂和次氯酸钠以体积比(50～100)∶(1～10)∶(1～10)的比例配制成抛光液；
5).卸片；
6).粘片及正面抛光；
7).晶片二次清洗：将经过双面抛光的晶片放在用清洗液和纯水配制成体积比1∶(3～10)的溶液中用超声波清洗，设置清洗温度为50～100℃，清洗时间为10～30分钟，而后用纯水冲洗；
8).化学腐蚀：用CH3COOH、H2O、HF以体积比(10～30)∶(5～15)∶1的比例配制成腐蚀液，将晶片置于腐蚀液中；
9).检验包装。
2.根据权利要求1所述的一种锑化镓晶片双面抛光方法，其特征在于：设置抛光温度在15～60℃，设定抛光压力为2～25psi，抛光时间为10～60分钟，抛光液流量为10～150毫升/分钟，进行背面及正面抛光。
3.根据权利要求1或2所述的一种锑化镓晶片双面抛光方法，其特征在于：所述的将晶片置于腐蚀液中，是在室温条件下腐蚀10～60秒，而后用纯水冲洗10分钟，并用N2吹干。
4.根据权利要求1所述的一种锑化镓晶片双面抛光方法，其特征在于：所采用的超声波功率为900W，频率为28KHz。
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Applicant before: Youyan Photoelectric New Material Co.,Ltd.

C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120711