CN108074834A - 一种用于具有极性的异形晶片的极性面判定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于具有极性的异形晶片的极性面判定方法。将若干晶片垂直摆放在承载装置上，放置在容器内腐蚀，腐蚀后观察晶片被腐蚀区域的形貌进行极性面判定，最后进行定位边切割，以定位边的切割位置作为判定极性面的标识；定位边切割采用去除尖角的方式，被切割掉的尖角形状为三角形，当被判定晶片形状为中心对称图形，则a边和b边的边长满足a≠b，以不同长度来辅助定义异形晶片的极性面。采用本发明能够在最少程度破坏样品的条件下，安全的判定晶片的极性面并匹配标识，发明的定位边标识方式，制作简便，容易识别，可供使用者直接判断，避免重复腐蚀，提高工作效率、降低操作风险、减少样品破坏面积及频次。
Description
技术领域
本发明涉及化合物半导体材料领域，尤其是涉及一种用于具有极性的异形晶片的极性面判定方法。
背景技术
由两种或两种以上元素确定的原子配比形成的化合物，并具有确定的禁带宽度和能带结构等半导体性质的材料称为化合物半导体材料。化合物半导体材料种类繁多，性质各异，如III-V族、IV-IV族和II-VI族化合物半导体，典型的二元化合物半导体材料有氮化镓（GaN）、氮化铝（AlN）、锑化镓（GaSb）、碳化硅（SiC）、硫化镉（CdS）、硒化镉（CdSe）等。它们中有宽禁带材料也有高电子迁移率材料，有直接带隙材料也有间接带隙材料，在光电子器件、超高速电子器件和微波器件及电路等方面有重要应用。
例如；IV-IV族SiC因具有宽带隙、高临界击穿电场、高热导率、高载流子饱和漂移速度以及极其稳定的物理、化学性质等特点，在光电子和微电子领域，具有巨大的应用潜力；II-VI族CdS是直接跃迁宽带隙化合物半导体，是一种较好的窗口材料和过渡层材料，在发光器件、激光或红外探测器应用广泛。所列举的SiC和CdS虽然性质不同，应用方向不同，但都是具有不同极性面的半导体材料，SiC分C面、Si面两个极性面，外延应用Si面；CdS分S面、Cd面两个极性面，器件应用面是Cd面。作为衬底材料，无论是作为籽晶还是器件外延等工序均对衬底极性面有特定要求，因此合理有效的辨别极性面的方法非常重要。
通常情况下标准尺寸的产品极性面辨别通过晶锭滚圆后制作标准定位边，然后进行切割、研磨、抛光、清洗等工序。但是对于新型材料，处于研发阶段，标准尺寸产品较少，会涉及较多异形不同规格的样品，通常以方形多见。此类材料极性面辨别对于再结晶以及下游应用非常重要，目前实验室阶段需要在切割后进行，通常是逐片腐蚀判断，但是此方法针对数量非常少的情况下可以采用，当样品数量较多时需要更为规范、高效的识别方法。
目前具有极性面的新型化合物半导体材料使用过程中，极性面容易混淆，且现有识别通常是逐片腐蚀法，且整片腐蚀，工作效率低、危险性高，且对晶片破坏面积较大。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于具有极性的异形晶片的极性面判定方法。
本发明采取的技术方案是：一种用于具有极性的异形晶片的极性面判定方法，其特征在于，所述判定方法有如下步骤：
一、切割晶体获得初始晶片；
二、切割所述初始晶片获取预定形态的异形晶片；
三、对所述预定形态的晶片进行极性面判定，判定步骤如下：
a、将若干片待腐蚀的晶片垂直摆放在用于极性面判定的承载装置上；
b、将承载装置放置在装有腐蚀液的容器内进行腐蚀，腐蚀后将承载装置取出；
c、观察晶片被腐蚀区域的形貌，进行极性面判定；
四、切割晶片定位边以标记晶片的极性；以晶片定位边的切割位置作为判定极性面的标识。
所述定位边切割采用去除尖角的方式，被切割掉的尖角形状为三角形，若设切割掉的尖角上的两条边为a边和b边，当被判定晶片形状为中心对称图形，则a边和b边的边长满足a≠b，以a边、b边的不同长度来辅助定义异形晶片的极性面。
本发明的有益效果是：采用本发明能够在最少程度破坏样品的条件下，安全的判定晶片的极性面并匹配标识，发明的定位边标识方式，制作简便，容易识别，可供使用者直接判断，避免重复腐蚀，提高工作效率、降低操作风险、减少样品破坏面积及频次。
附图说明
图1为本发明实施例中采用的承载装置结构立体示意图；
图2为实施例1中摆放晶片的承载装置示意图；
图3为定位边制作示意图；
图4为实施例1中正方形定位边制作示意图；
图5为实施例2中长方形晶片定位边制作示意图；
图6为多边形定位边制作示意图；
图7为等腰直角三角形晶片定位边制作示意图；
图8为等边三角形晶片定位边制作示意图；
图9为半圆形晶片定位边制作示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
参照图1、图2、图3，用于具有极性的异形晶片的极性面判定方法有如下步骤：切割晶体获得初始晶片；切割初始晶片获取预定形态的异形晶片；对预定形态的晶片进行极性面判定，判定步骤如下：a、将若干片待腐蚀的晶片垂直摆放在用于极性面判定的承载装置上；b、将承载装置放置在装有腐蚀液的容器内进行腐蚀，腐蚀后将承载装置取出；c、观察晶片被腐蚀区域的形貌，进行极性面判定；最后切割晶片定位边以标记晶片的极性；以晶片定位边的切割位置作为判定极性面的标识。
腐蚀液浓度、腐蚀条件根据不同材料性质特点选取。所用腐蚀液通常氮化镓（GaN）采用强酸、强碱例如熔融氢氧化钾、加热的磷酸等；氮化铝（AlN）采用熔融强碱或强碱混合，例如氢氧化钾、氢氧化钠或二者混合等；锑化镓（GaSb）采用强酸，例如盐酸、酒石酸等进行腐蚀；碳化硅（SiC）采用熔融碱液，例如氢氧化钾；硫化镉（CdS）采用酸性试剂进行腐蚀，例如稀释的稀盐酸；硒化镉（CdSe）采用酸性试剂进行腐蚀，例如稀释的硝酸等。
定位边切割采用去除尖角的方式，被切割掉的尖角形状为三角形，若设切割掉的尖角上的两条边为a边和b边，当被判定晶片形状为中心对称图形，则a边和b边的边长满足a≠b，以a边、b边的不同长度来辅助定义异形晶片的极性面。其他形状不做要求，a边、b边长度相互关系不限。
实施例1：参照图1、图2、图3、图4，一种用于具有极性的正方形硫化镉（CdS）晶片极性面的判定方法，具体步骤如下：
（1）将CdS晶锭放置在切割机上进行圆片或大面积样片切割，切割厚度控制在600-700μm；
（2）将圆片/大面积样片切割成15㎜х15㎜的方片，切割误差±0.5mm；
（3）调整承载装置的支杆2间距，控制在10mm-12mm之间；
（4）将切割好的方片1垂直放置在承载装置支杆2上的凹槽2-1里，方片尖角低于支杆2底部边缘；
（5）在容器内配制盐酸：去离子水体积比为1:5的腐蚀液；盐酸浓度为36%-38%；室温下腐蚀；
（6）浸泡15秒后取出承载装置，观察腐蚀后的方片样品尖角，表面光亮的为Cd面，表面模糊的为S面（如遇肉眼观测现象不清晰，可以显微镜下观察）；
（7）分辨清楚极性面的方片进行标记后，在方片的左下角统一制作定位边，边a为1.5±0.5mm，边b为2.6±0.5mm，满足a≠b，对应的上表面则为Cd面，如图4所示。
（8）进行后续的研磨、抛光、清洗等工序。
实施例2：如图5所示，一种用于具有极性的长方形氮化镓（GaN）晶片极性面的定位边制作方法：长方形氮化镓GaN晶片，抛光片是无色透明的，一般情况下，无标记或未经特殊腐蚀处理的情况下肉眼观测无法判定晶片的极性面（哪面是Ga面，哪面是N面），需要微观条件下通过表征设备进行观察。如果给长方形GaN晶片增加定位边进行标识，在提供给使用者时，只要给出定位边在晶片的具体位置即可以确定极性面。
本发明定位边制作方法（结构）适用于不规则的对称结构的异形晶片极性面判定，如图3至图9所示，定位边切割采用去除尖角的方式，切割形状为三角形，取晶片的任一个尖角进行切割（具体位置也可以结合不同产品的应用进一步规定），定位边制定原则：当晶片为中心对称时，切割定位边长度比例为a≠b，可以根据用户需求具体规定切割定位边的长度。
本发明中定位边制作所指的异形晶片一般指呈对称结构的区别于标准规格（圆形）的晶片，对称结构的晶片中，中心对称切割的尖角必须满足a≠b，轴对称晶片切割的尖角边长不做要求，只要是切割部分为三角形，即切割边与原边有夹角即可。
Claims (2)
1.一种用于具有极性的异形晶片的极性面判定方法，其特征在于，所述判定方法有如下步骤：
一、切割晶体获得初始晶片；
二、切割所述初始晶片获取预定形态的异形晶片；
三、对所述预定形态的晶片进行极性面判定，判定步骤如下：
a、将若干片待腐蚀的晶片垂直摆放在用于极性面判定的承载装置上；
b、将承载装置放置在装有腐蚀液的容器内进行腐蚀，腐蚀后将承载装置取出；
c、观察晶片被腐蚀区域的形貌，进行极性面判定；
四、切割晶片定位边以标记晶片的极性；以晶片定位边的切割位置作为判定极性面的标识。
2.根据权利要求1所述的一种用于具有极性的异形晶片的极性面判定方法，其特征在于，所述定位边切割采用去除尖角的方式，被切割掉的尖角形状为三角形，若设切割掉的尖角上的两条边为a边和b边，当被判定晶片形状为中心对称图形，则a边和b边的边长满足a≠b，以a边、b边的不同长度来辅助定义异形晶片的极性面。
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