CN109637949A - 一种rta退火炉校温方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种RTA退火炉校温方法，该方法利用衬底制作成校温陪片，利用金属和衬底在特定温度下才能形成良好欧姆接触的特性来定义退火的临界温度，在临界温度基础上可以得到安全的目标工艺温度，该方法还可以监控腔体在临界温度的温场分布。本发明一种RTA退火炉校温方法具有便捷、经济、可靠的优点，不需要专门购买昂贵的校温用TCWafer装置，同时解决了传统TC Wafer装置对背面有金属材料的样品无法有效反馈温场分布的弊端。
Description
技术领域
本发明专利涉及半导体发光二极管芯片制造技术领域，具体是一种RTA退火炉校温方法。
背景技术
RTA是将工件快速的加热到较高温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后进行快速冷却，目的是使金属和半导体形成良好的欧姆接触，同时使金属内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能。
RTA在现代半导体器件制作产业有重要的应用，已成为半导体光电二极管芯片制作技术领域不可缺少的退火设备。RTA退火炉反应室周围均为加热器灯管包围，籍着加热灯管的照射，来进行RTA反应室的加热，可以以极快的升温到目标温度，短暂持续，对器件进行热处理，同时腔体会注入Ar或者N2作为保护气体。快速的升温过程和短暂的持续时间能够在晶格缺陷的修复、激活杂质和最小化杂质扩散三者之间取得优化。RTA一般采用表面温度检测的TC(Thermocouple)wafer装置进行温度校准，TC wafer一般采用的是硅片，在硅片上焊接热电偶感应线，连接到温度表头进行温度检测。这种方式虽然可以获得均匀的温场，但是对于四元系AlGaInP LED芯片却存在一个弊端，对于四元系AlGaInP LED芯片采用的是GaAs衬底，退火时总是背面朝上，背面蒸镀有金、铝等金属，反光效果好，而退火炉主要通过灯管照射到芯片表面从而对芯片进行加热，那么对于表面有金属的芯片，由于大部分光都被反射，导致芯片主要利用四周露出的SiC盘获得横向传递的热量，这时温场就同利用TCwafer校准的温场有巨大差异。
发明内容
本本发明的目的在于提供一种便捷、经济、可靠的RTA退火炉校温方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种RTA退火炉校温方法，其中：包括以下步骤：
(1)、制作校温用陪片：将衬底研磨到同产品同样的厚度，厚度为100-200um，衬底背面蒸镀金属材料为Au、AuGe、AuGeNi、Ti、Pt中的任意两种；
(2)、设置退火程序，升温速率2-5℃/s，持温温度380-450℃，持温时间5-60s，放置制作好的校温陪片进行退火；
(3)、将退火好的陪片涂正性光刻胶，厚度1-3um，并做100℃烘烤10min处理，采用自动曝光机，通过曝光10s、显影30s将光刻版上的方块图形单元复制到陪片表面；
(4)、利用金属腐蚀液将陪片腐蚀出图形，并去胶，金属蚀刻液成分为KI、I2、H2O的混合液；
(5)、利用欧姆测试仪测试相邻两颗金属图形之间的电阻，该阻值反应样品的温度高低，不同区域阻值大小的分布反应了温场的分布，通过设定温度试验找到该电阻在接近良好欧姆接触的特定范围的温度，定义该温度为临界温度，在此温度基础上增加窗口温度即可得到安全的目标工艺温度。
本发明在步骤(1)中，校温陪片的尺寸、材质、厚度同待退火产品完全相同，背面蒸镀的材料材质和厚度均同待退火产品完全相同。
本发明在步骤(2)中，校温陪片放置方式同待退火产品一样背面朝上。
本发明在步骤(5)中，利用欧姆测试仪测试相邻两颗金属图形之间的电阻，实际就是测量金属和衬底之间的欧姆阻值大小，该阻值反应了校温陪片所达到的温度高低，一旦达到能够形成欧姆接触的温度，那么阻值就会很小，通过测量欧姆阻值的大小变化来判断温场的变化和分布，通过设定不同温度试验找到该电阻在接近良好欧姆接触的特定范围的温度，定义该温度为临界温度，在此温度基础上增加窗口温度即可得到安全的目标工艺温度。
因此，本发明RTA退火炉校温方法具有便捷、经济、可靠的优点，不需要专门购买昂贵的校温用TC Wafer装置，只需要用衬底制作一些校温陪片就可以完成退火炉温场的校准，并且可以获得可靠的温场分布参考数据，解决了传统TC Wafer装置对背面有金属材料的样品无法直接反馈温场的弊端。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
一种RTA退火炉校温方法，其中：
包括以下步骤：
(1)、制作校温用陪片：将4片350um厚度的GaAs衬底研磨到200um厚度，背面经过丙酮、异丙醇清洗后，采用电子束蒸镀方式蒸镀AuGe，厚度200nm；
(2)、设置好退火程序，将4片制作好的校温陪片背面超上放置在RTA退火SiC托盘上进行退火；
(3)、将退火过的陪片通过旋转涂正胶，经过烘烤，曝光，显影，在陪片背面制作出100um×100um，间距为100um的方形图形单元；
(4)、利用金蚀刻液腐蚀陪片没有被胶保护的区域，用去胶液去除光刻胶后，便在陪片背面制作出100um×100um，间距为100um的AuGe图形单元；
(5)、利用欧姆测试仪测试相邻两颗AuGe图形之间的电阻，＜5Ω的阻值一般可以认为已经形成良好的欧姆接触，可以定义测得的电阻值在5-10Ω时为临界温度，比如测得阻值在5-10Ω时对应的设定温度在380℃，那么也就代表设定380℃，陪片可以获得良好欧姆接触的温度最低点在380℃，在此温度基础上增加20℃便得到工艺的目标温度。单片内各个区域的阻值可以反应出片内的温度范围。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种RTA退火炉校温方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)、制作校温用陪片：将衬底研磨到同产品同样的厚度，厚度为100-200um，衬底背面蒸镀金属材料为Au、AuGe、AuGeNi、Ti、Pt中的任意两种；
(2)、设置退火程序，升温速率2-5℃/s，持温温度380-450℃，持温时间5-60s，放置制作好的校温陪片进行退火；
(3)、将退火好的陪片涂正性光刻胶，厚度1-3um，并做100℃烘烤10min处理，采用自动曝光机，通过曝光10s、显影30s将光刻版上的方块图形单元复制到陪片表面；
(4)、利用金属腐蚀液将陪片腐蚀出图形，并去胶，金属蚀刻液成分为KI、I2、H2O的混合液；
(5)、利用欧姆测试仪测试相邻两颗金属图形之间的电阻，该阻值反应样品的温度高低，不同区域阻值大小的分布反应了温场的分布，通过设定温度试验找到该电阻在接近良好欧姆接触的特定范围的温度，定义该温度为临界温度，在此温度基础上增加窗口温度即可得到安全的目标工艺温度。
2.根据权利要求1所述的一种RTA退火炉校温方法，其特征在于：校温陪片的尺寸、材质、厚度同待退火产品完全相同，背面蒸镀的材料材质和厚度均同待退火产品完全相同。
3.根据权利要求1所述的一种RTA退火炉校温方法，其特征在于：校温陪片放置方式同待退火产品一样背面朝上。
4.根据权利要求1所述的一种RTA退火炉校温方法，其特征在于：利用欧姆测试仪测试相邻两颗金属图形之间的电阻，实际就是测量金属和衬底之间的欧姆阻值大小，该阻值反应了校温陪片所达到的温度高低，一旦达到能够形成欧姆接触的温度，那么阻值就会很小，通过测量欧姆阻值的大小变化来判断温场的变化和分布，通过反复设定温度试验找到该电阻在接近良好欧姆接触的特定范围的温度，定义该温度为临界温度，再此温度基础上增加窗口温度即可得到安全的目标工艺温度。
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