CN105762062B - 一种砷化镓半导体基片湿法刻蚀工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种砷化镓半导体基片湿法刻蚀工艺，包括以下步骤：（1）将已经完成前段器件工艺加工后的砷化镓半导体基片粘附在蓝宝石载体上；（2）将步骤（1）中的砷化镓半导体基片进行机械减薄；（3）将步骤（2）中的砷化镓半导体基片浸于刻蚀液中进行化学腐蚀；（4）将化学腐蚀后的砷化镓半导体基片取出后经清洗、干燥，直接进行后端光刻及后续加工即可。本发明工艺步骤简单，可操作性强，处理成本低，能有效去除受损晶体加工表面并释放内部应力，打破了需要购买专业工艺设备及安装配套化学废物处理系统的限制，大大缩短了后端加工工艺流程，更加有利于扩大产能，降低制造成本，提高产品的价格竞争力。

Description

一种砷化镓半导体基片湿法刻蚀工艺
技术领域
本发明涉及半导体加工技术领域，尤其是涉及一种砷化镓半导体基片湿法刻蚀工艺。
背景技术
半导体包括III-V族砷化镓基片在完成前段器件工艺加工后，必须进行背面机械减薄及后续背面工艺加工以制成最终可用的半导体电子器件，而半导体基片背面机械减薄工艺带来的最大问题就是破坏了半导体表面层的晶体结构进而使基片产生了内应力。所以必须设计后续工艺来去除半导体基片机械减薄工艺所造成的受损晶体加工表面并释放所产生的应力，目前半导体工业中大规模使用的后续传统工艺方法是化学机械抛光。
传统的化学机械抛光工艺虽然能够去除半导体基片机械减薄工艺所造成的受损晶体加工表面并释放所产生的应力，但是却有如下的缺点：（1）加工后不可避免的会有些难清理的化学物质残留在基片的表面，非常容易造成后续背面穿孔刻蚀工艺缺陷，进而导致所加工半导体器件在最终的客户端应用中性能可靠性大幅度降低；（2）因此必须有针对性的设计添加额外有效的表面清洗后续工艺来彻底清理半导体基片背部表面的化学残留物；（3）需要购买专业的大型化学机械抛光仪器及长期购买专门的抛光垫及特殊的化学品，此外针对III-V族半导体还需考虑配备复杂的化学废物处理系统以达到环保要求；（4）维护使用的成本非常高。
基于对III-V族砷化镓半导体后端减薄工艺及必要的受损晶体表面去除及应力释放的需要，及产业化成本的考虑，寻找一种制作成本低并且有效的能替代 III-V族砷化镓半导体基片化学机械抛光工艺的新工艺是急需的。
发明内容
本发明的发明目的是为了提供一种工艺步骤简单，可操作性强，处理成本低，能有效去除受损晶体加工表面并释放内部应力的砷化镓半导体基片湿法刻蚀工艺。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的一种砷化镓半导体基片湿法刻蚀工艺，包括以下步骤：
（1）将已经完成前段器件工艺加工后的砷化镓半导体基片粘附在蓝宝石载体上。前段器件工艺加工为滚圆、切割、倒角、研磨等常规工序，故不在此赘述。
（2）将步骤（1）中的砷化镓半导体基片进行机械减薄。
（3）将步骤（2）中的砷化镓半导体基片浸于刻蚀液中进行化学腐蚀，所述刻蚀液由NH4OH、H2O2与去离子水按体积比（1~1.2）：（1~1.2）：（10~12）混合而成。刻蚀液是本发明的关键点，砷化镓半导体的表面腐蚀质量受刻蚀液的配方限制约束，本发明的刻蚀液能有效控制砷化镓半导体的表面粗糙度，Ra不超过800nm，表面质量好。
（4）将化学腐蚀后的砷化镓半导体基片取出后经清洗、干燥，直接进行后端光刻及后续加工即可。通过本发明湿法刻蚀后的砷化镓半导体基片表面质量佳，且表面无化学杂质，直接进行后端光刻及后续加工即可，大大缩短了后端加工工艺流程，更加有利于扩大产能，降低制造成本，提高产品的价格竞争力。
作为优选，步骤（1）中的粘附具体步骤为：在已经完成前段器件工艺加工后的砷化镓半导体基片前端表面均匀涂上隔离层和粘附层，于80~90℃条件下对隔离层和薄膜层进行固化后通过热压仪将砷化镓半导体基片与蓝宝石载体粘附在一起。
作为优选，所述隔离层和粘附层的总体厚度控制在10~30μm。
作为优选，步骤（2）中的机械减薄分为粗磨和细磨，减薄厚度为100~120μm。
作为优选，步骤（3）中，腐蚀速率为1~1.2μm/min，腐蚀时间5~10min，腐蚀温度为20~30℃。通过腐蚀温度、腐蚀速率，使得整个腐蚀过程平稳可控，有利于提高砷化镓半导体的表面腐蚀质量。
因此，本发明具有如下有益效果：通过化学腐蚀以取代传统的III-V族砷化镓半导体基片化学抛光工艺（化学机械抛光），能有效的去除在III-V族砷化镓半导体基片背面研磨减薄工艺过程中所产生的受损晶体加工表面并有效的释放内部应力，打破了需要购买专业工艺设备及安装配套化学废物处理系统的限制，大大缩短了后端加工工艺流程，更加有利于扩大产能，降低制造成本，提高产品的价格竞争力。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明做进一步的描述。
在本发明中，若非特指，所有设备和原料均可从市场购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。
刻蚀液的配制方法为：按配比称取各组分后，将去离子水注入化学品槽中，量取NH4OH加入去离子水中，机械搅拌均匀，再将H2O2缓慢加入所配溶液里，搅拌均匀，静置。
实施例1
（1）将已经完成前段器件工艺加工后的砷化镓半导体基片粘附在蓝宝石载体上，具体步骤为：在已经完成前段器件工艺加工后的砷化镓半导体基片前端表面均匀涂上隔离层和粘附层，于80℃条件下对隔离层和薄膜层进行固化后通过热压仪将砷化镓半导体基片与蓝宝石载体粘附在一起，隔离层和粘附层的总体厚度控制在10μm。
（2）将步骤（1）中的砷化镓半导体基片采用DISCO研磨机进行机械减薄，机械减薄分为粗磨和细磨，减薄厚度为100μm。
（3）将步骤（2）中的砷化镓半导体基片浸于刻蚀液中进行化学腐蚀，刻蚀液由NH4OH、H2O2与去离子水按体积比1：1：10混合而成，腐蚀速率为1μm/min，腐蚀时间5min，腐蚀温度为20℃。
（4）将化学腐蚀后的砷化镓半导体基片取出后经清洗、干燥，直接进行后端光刻及后续加工即可。
实施例2
（1）将已经完成前段器件工艺加工后的砷化镓半导体基片粘附在蓝宝石载体上，具体步骤为：在已经完成前段器件工艺加工后的砷化镓半导体基片前端表面均匀涂上隔离层和粘附层，于85℃条件下对隔离层和薄膜层进行固化后通过热压仪将砷化镓半导体基片与蓝宝石载体粘附在一起，隔离层和粘附层的总体厚度控制在20μm。
（2）将步骤（1）中的砷化镓半导体基片采用DISCO研磨机进行机械减薄，机械减薄分为粗磨和细磨，减薄厚度为110μm。
（3）将步骤（2）中的砷化镓半导体基片浸于刻蚀液中进行化学腐蚀，刻蚀液由NH4OH、H2O2与去离子水按体积比1.1：1.2：11混合而成，腐蚀速率为1.1μm/min，腐蚀时间7min，腐蚀温度为25℃。
（4）将化学腐蚀后的砷化镓半导体基片取出后经清洗、干燥，直接进行后端光刻及后续加工即可。
实施例3
（1）将已经完成前段器件工艺加工后的砷化镓半导体基片粘附在蓝宝石载体上，具体步骤为：在已经完成前段器件工艺加工后的砷化镓半导体基片前端表面均匀涂上隔离层和粘附层，于90℃条件下对隔离层和薄膜层进行固化后通过热压仪将砷化镓半导体基片与蓝宝石载体粘附在一起，隔离层和粘附层的总体厚度控制在30μm。
（2）将步骤（1）中的砷化镓半导体基片采用DISCO研磨机进行机械减薄，机械减薄分为粗磨和细磨，减薄厚度为120μm。
（3）将步骤（2）中的砷化镓半导体基片浸于刻蚀液中进行化学腐蚀，刻蚀液由NH4OH、H2O2与去离子水按体积比1.2：1.1：12混合而成，腐蚀速率为1.2μm/min，腐蚀时间10min，腐蚀温度为30℃。
（4）将化学腐蚀后的砷化镓半导体基片取出后经清洗、干燥，直接进行后端光刻及后续加工即可。
本发明能完全取代传统的III-V族砷化镓半导体基片化学抛光工艺（化学机械抛光），能有效的去除在III-V族砷化镓半导体基片背面研磨减薄工艺过程中所产生的受损晶体加工表面并有效的释放内部应力，打破了需要购买专业工艺设备及安装配套化学废物处理系统的限制，大大缩短了后端加工工艺流程，更加有利于扩大产能，降低制造成本，提高产品的价格竞争力。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (4)

1.一种砷化镓半导体基片湿法刻蚀工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将已经完成前段器件工艺加工后的砷化镓半导体基片粘附在蓝宝石载体上，具体步骤为：在已经完成前段器件工艺加工后的砷化镓半导体基片前端表面均匀涂上隔离层和粘附层，于80~90℃条件下对隔离层和粘附层进行固化后通过热压仪将砷化镓半导体基片与蓝宝石载体粘附在一起；
（2）将步骤（1）中的砷化镓半导体基片进行机械减薄；
（3）将步骤（2）中的砷化镓半导体基片浸于刻蚀液中进行化学腐蚀，所述刻蚀液由NH4OH、H2O2与去离子水按体积比（1~1.2）：（1~1.2）：（10~12）混合而成；
（4）将化学腐蚀后的砷化镓半导体基片取出后经清洗、干燥，直接进行后端光刻及后续加工即可。
2.根据权利要求1所述的一种砷化镓半导体基片湿法刻蚀工艺，其特征在于，所述隔离层和粘附层的总体厚度控制在10~30μm。
3.根据权利要求1所述的一种砷化镓半导体基片湿法刻蚀工艺，其特征在于，步骤（2）中的机械减薄分为粗磨和细磨，减薄厚度为100~120μm。
4.根据权利要求1所述的一种砷化镓半导体基片湿法刻蚀工艺，步骤（3）中，腐蚀速率为1~1.2μm/min，腐蚀时间5~10min，腐蚀温度为20~30℃。
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