CN111146080A - 镓铝砷外延材料表面金属层返工的方法 - Google Patents

镓铝砷外延材料表面金属层返工的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种镓铝砷外延材料表面金属层返工的方法，包括：对包含碘化铵和碘的混合溶液进行降温处理；将待返工的镓铝砷晶圆浸泡至混合溶液中，若达到预设的第一浸泡时间，取出镓铝砷晶圆并采用去离子水进行一次清洗；对硫酸溶液进行加热处理；将经过一次清洗后的镓铝砷晶圆浸泡至硫酸溶液中，若达到预设的第二浸泡时间，取出镓铝砷晶圆并采用去离子水进行二次清洗；若经过二次清洗后的镓铝砷晶圆表面检查无缺陷，对镓铝砷晶圆进行三次清洗和蒸镀金属层。本发明能够保证质量的同时有效地去除鎵铝砷材料表面的金属层，而且还能够达到晶圆表面抛光的效果。

Description

镓铝砷外延材料表面金属层返工的方法
技术领域
本发明涉及电子器件技术领域，特别涉及一种镓铝砷外延材料表面金属层返工的方法。
背景技术
镓铝砷外延材料是制备红外发射芯片、太阳能电池的半导体原材料之一，在制备红外发射芯片时，需要在镓铝砷外延材料表面镀上主要材料为金(Au)的金属层并在高温下合金化处理，为半导体与外界提供良好的欧姆接触。当镓铝砷外延材料表面镀的金属层出现欧姆接触不良或者电极外观不良等问题时，考虑到镓铝砷外延材料价格昂贵的情况，需要对镓铝砷外延材料表面金属层返工。通常情况下，是利用化学试剂把镓铝砷外延表面金属层腐蚀干净，并确保晶圆(wafer)符合光学意义上的光滑，防止影响后续的镀金。
对此，现有的表面金属层返工方法主要有两种：第一种是采用碘化钾和碘的混合溶液进行返工，但是碘化钾和碘的混合溶液主要适用于砷化镓外延材料，但不适用于镓铝砷外延金属层的返工，因为碘化钾和碘的混合溶液在腐蚀金属层的同时会腐蚀镓铝砷外延，而且对于掺铝量越高的镓铝砷外延来说，腐蚀得更严重，因此返工后wafer无法达到所要求的光滑程度。第二种是采用氰化钾溶液进行返工，但是氰化钾溶液有剧毒，氰化钾原料和废弃物需要专业的机构去运输和处理，腐蚀工艺也需要严格管控，不利于企业返工作业的规模化和生产成本的降低。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种镓铝砷外延材料表面金属层返工的方法，能够保证质量的同时有效地去除鎵铝砷材料表面的金属层，而且还能够达到晶圆表面抛光的效果。
根据本发明的实施例的镓铝砷外延材料表面金属层返工的方法，包括：
对包含碘化铵和碘的混合溶液进行降温处理；
将待返工的镓铝砷晶圆浸泡至所述混合溶液中，若达到预设的第一浸泡时间，取出所述镓铝砷晶圆并采用去离子水进行一次清洗；
对硫酸溶液进行加热处理；
将经过所述一次清洗后的所述镓铝砷晶圆浸泡至所述硫酸溶液中，若达到预设的第二浸泡时间，取出所述镓铝砷晶圆并采用去离子水进行二次清洗；
若经过所述二次清洗后的所述镓铝砷晶圆表面检查无缺陷，对所述镓铝砷晶圆进行三次清洗和蒸镀金属层。
根据本发明实施例的镓铝砷外延材料表面金属层返工的方法，至少具有如下有益效果：本发明采用碘化铵和碘的混合溶液对金属层进行腐蚀，在腐蚀期间能够在镓铝砷外延材料表面反映生成一层钝化膜，使得混合溶液不再与镓铝砷外延材料反应，在保证质量的同时能够有效地去除镓铝砷材料表面的金属层；然后，再采用硫酸溶液把镓铝砷外延材料表面去除金属层时反应残留物清洗干净，达到表面抛光的效果，保证了后续的蒸镀金属层处理。
根据本发明的一些实施例，在所述将待返工的镓铝砷晶圆浸泡至所述混合溶液中，若达到预设的第一浸泡时间，取出所述镓铝砷晶圆并采用去离子水进行一次清洗，之前还包括：
将待返工的镓铝砷晶圆的无需返工的侧面涂覆光刻胶保护膜，并进行烘烤处理。
根据本发明的一些实施例，所述混合溶液由40克碘、280克碘化铵、1200毫升去离子水和800毫升含量为40％的盐酸混合而成。
根据本发明的一些实施例，所述硫酸溶液由600毫升浓硫酸、120毫升含量为30％的过氧化氢和120毫升的水混合而成。
根据本发明的一些实施例，所述对包含碘化铵和碘的混合溶液进行降温处理，包括：
将碘化铵和碘的混合溶液放置到冰水恒温槽内静置10分钟，使所述混合溶液的温度降低至0至5℃。
根据本发明的一些实施例，所述将待返工的镓铝砷晶圆浸泡至所述混合溶液中，若达到预设的第一浸泡时间，取出所述镓铝砷晶圆并采用去离子水进行一次清洗，包括：
将待返工的镓铝砷晶圆放置到花篮上，把所述花篮浸泡至所述混合溶液中，每隔2分钟提动花篮，若达到预设为10分钟的第一浸泡时间，取出所述花篮并采用去离子水对所述镓铝砷晶圆进行一次清洗。
根据本发明的一些实施例，所述对硫酸溶液进行加热处理，包括：
将硫酸溶液加热至40℃。
根据本发明的一些实施例，所述将经过所述一次清洗后的所述镓铝砷晶圆浸泡至所述硫酸溶液中，若达到预设的第二浸泡时间，取出所述镓铝砷晶圆并采用去离子水进行二次清洗，包括：
将经过所述一次清洗后的所述花篮浸泡至所述硫酸溶液中并提动，若达到预设为20秒的第二浸泡时间，取出所述花篮并采用去离子水对所述镓铝砷晶圆进行二次清洗。
根据本发明的一些实施例，所述金属层为金层。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本申请一个实施例的镓铝砷外延材料表面金属层返工的方法的流程图；
图2为本申请另一个实施例的镓铝砷外延材料表面金属层返工的方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1，本申请的一个实施例提供了一种镓铝砷外延材料表面金属层返工的方法，包括：
S110：对包含碘化铵和碘的混合溶液进行降温处理；
S120：将待返工的镓铝砷晶圆浸泡至混合溶液中，若达到预设的第一浸泡时间，取出镓铝砷晶圆并采用去离子水进行一次清洗；
S130：对硫酸溶液进行加热处理；
S140：将经过一次清洗后的镓铝砷晶圆浸泡至硫酸溶液中，若达到预设的第二浸泡时间，取出镓铝砷晶圆并采用去离子水进行二次清洗；
S150：若经过二次清洗后的镓铝砷晶圆表面检查无缺陷，对镓铝砷晶圆进行三次清洗和蒸镀金属层。
根据本申请实施例的镓铝砷外延材料表面金属层返工的方法，至少具有如下有益效果：本申请采用碘化铵和碘的混合溶液对金属层进行腐蚀，在腐蚀期间能够在镓铝砷外延材料表面反映生成一层钝化膜，使得混合溶液不再与镓铝砷外延材料反应，在保证质量的同时能够有效地去除镓铝砷材料表面的金属层；然后，再采用硫酸溶液把镓铝砷外延材料表面去除金属层时反应残留物清洗干净，达到表面抛光的效果，保证了后续的蒸镀金属层处理。
需要说明的是，本申请的混合溶液的主要反应方程式为：
(1)2NH4I+I2＝NH4I3+NH4I
(2)3NH4I3+2Au＝2NH4AuI4+NH4I
参照图2，本申请的另一个实施例提供了一种镓铝砷外延材料表面金属层返工的方法，在将待返工的镓铝砷晶圆浸泡至混合溶液中，若达到预设的第一浸泡时间，取出镓铝砷晶圆并采用去离子水进行一次清洗，之前还包括：
S200：将待返工的镓铝砷晶圆的无需返工的侧面涂覆光刻胶保护膜，并进行烘烤处理。
在一实施例中，如果镓铝砷晶圆只需要单面进行返工，则对于无需返工的一面，可以涂覆上一层光刻胶保护膜，避免与混合溶液和硫酸溶液反应。
本申请的另一个实施例提供了一种镓铝砷外延材料表面金属层返工的方法，混合溶液由40克碘、280克碘化铵、1200毫升去离子水和800毫升含量为40％的盐酸混合而成。
本申请的另一个实施例提供了一种镓铝砷外延材料表面金属层返工的方法，硫酸溶液由600毫升浓硫酸、120毫升含量为30％的过氧化氢和120毫升的水混合而成。
本申请的另一个实施例提供了一种镓铝砷外延材料表面金属层返工的方法，对包含碘化铵和碘的混合溶液进行降温处理，包括：
将碘化铵和碘的混合溶液放置到冰水恒温槽内静置10分钟，使混合溶液的温度降低至0至5℃。
在一实施例中，将混合溶液的温度降低至0至5℃，在该温度下混合溶液几乎不会与镓铝砷外延材料反应，在保证质量的同时能够有效地去除镓铝砷材料表面的金属层。
本申请的另一个实施例提供了一种镓铝砷外延材料表面金属层返工的方法，将待返工的镓铝砷晶圆浸泡至混合溶液中，若达到预设的第一浸泡时间，取出镓铝砷晶圆并采用去离子水进行一次清洗，包括：
将待返工的镓铝砷晶圆放置到花篮上，把花篮浸泡至混合溶液中，每隔2分钟提动花篮，若达到预设为10分钟的第一浸泡时间，取出花篮并采用去离子水对镓铝砷晶圆进行一次清洗。
本申请的另一个实施例提供了一种镓铝砷外延材料表面金属层返工的方法，对硫酸溶液进行加热处理，包括：
将硫酸溶液加热至40℃。
本申请的另一个实施例提供了一种镓铝砷外延材料表面金属层返工的方法，将经过一次清洗后的镓铝砷晶圆浸泡至硫酸溶液中，若达到预设的第二浸泡时间，取出镓铝砷晶圆并采用去离子水进行二次清洗，包括：
将经过一次清洗后的花篮浸泡至硫酸溶液中并提动，若达到预设为20秒的第二浸泡时间，取出花篮并采用去离子水对镓铝砷晶圆进行二次清洗。
本申请的另一个实施例提供了一种镓铝砷外延材料表面金属层返工的方法，金属层为金层。
本申请还提供了一种镓铝砷外延材料表面金属层返工的方法的整体实施例，具体如下：首先取发光波长约为850nm的待单面金层返工的镓铝砷晶圆，不需要返工的一面涂覆一层光刻胶保护膜，烘烤后夹至花篮上备用，取碘40g、碘化铵280g、去离子水1200ml、含量40％的盐酸800ml依次加入石英杯中，搅拌均匀后把石英杯放置0-5℃冰水恒温槽中降温，将装有镓铝砷晶圆的花篮浸入石英杯中每隔2分钟缓慢提动花篮，浸泡10分钟后，取出用去离子水冲洗干净，取浓硫酸600ml、过氧化氢120ml、水120ml依次加入石英杯中，搅拌均匀后把石英杯放置加热炉加热至40℃，将装有镓铝砷晶圆的花篮浸入石英杯缓慢提动20秒，取出后用去离子水把花篮清洗干净，把花篮上的水烤干后检查镓铝砷晶圆有无表面缺陷，即可按照镓铝砷晶圆清洗流程把返工后的镓铝砷外延材料清洗、蒸镀金层。
本申请还提供了一种镓铝砷外延材料表面金属层返工的方法的另一种整体实施例，具体如下：首先取一片发光波长约为940nm的待单面金层返工的镓铝砷晶圆，把不需要返工的一面涂覆一层光刻胶保护膜，烘烤后夹至花篮上备用，取碘40g、碘化铵280g、去离子水1200ml、含量40％的盐酸800ml依次加入石英杯中，搅拌均匀后把石英杯放置0-5℃冰水恒温槽中降温，将装有镓铝砷晶圆的花篮浸入石英杯中每隔2分钟缓慢提动花篮，浸泡10分钟后，取出用去离子水把冲洗干净，取浓硫酸600ml、过氧化氢120ml、水120ml依次加入石英杯中，搅拌均匀后把石英杯放置加热炉加热至40℃，将装有镓铝砷晶圆的花篮浸入石英杯缓慢提动20秒，取出后用去离子水清洗干净，把花篮上的水烤干后检查镓铝砷晶圆有无表面缺陷，即可按照镓铝砷晶圆清洗流程把返工后的镓铝砷外延材料清洗、蒸镀金层。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (9)

1.一种镓铝砷外延材料表面金属层返工的方法，其特征在于，包括：
对包含碘化铵和碘的混合溶液进行降温处理；
将待返工的镓铝砷晶圆浸泡至所述混合溶液中，若达到预设的第一浸泡时间，取出所述镓铝砷晶圆并采用去离子水进行一次清洗；
对硫酸溶液进行加热处理；
将经过所述一次清洗后的所述镓铝砷晶圆浸泡至所述硫酸溶液中，若达到预设的第二浸泡时间，取出所述镓铝砷晶圆并采用去离子水进行二次清洗；
若经过所述二次清洗后的所述镓铝砷晶圆表面检查无缺陷，对所述镓铝砷晶圆进行三次清洗和蒸镀金属层。
2.根据权利要求1所述的镓铝砷外延材料表面金属层返工的方法，其特征在于，在所述将待返工的镓铝砷晶圆浸泡至所述混合溶液中，若达到预设的第一浸泡时间，取出所述镓铝砷晶圆并采用去离子水进行一次清洗，之前还包括：
将待返工的镓铝砷晶圆的无需返工的侧面涂覆光刻胶保护膜，并进行烘烤处理。
3.根据权利要求1所述的镓铝砷外延材料表面金属层返工的方法，其特征在于：所述混合溶液由40克碘、280克碘化铵、1200毫升去离子水和800毫升含量为40％的盐酸混合而成。
4.根据权利要求1所述的镓铝砷外延材料表面金属层返工的方法，其特征在于：所述硫酸溶液由600毫升浓硫酸、120毫升含量为30％的过氧化氢和120毫升的水混合而成。
5.根据权利要求1所述的镓铝砷外延材料表面金属层返工的方法，其特征在于，所述对包含碘化铵和碘的混合溶液进行降温处理，包括：
将碘化铵和碘的混合溶液放置到冰水恒温槽内静置10分钟，使所述混合溶液的温度降低至0至5℃。
6.根据权利要求5所述的镓铝砷外延材料表面金属层返工的方法，其特征在于，所述将待返工的镓铝砷晶圆浸泡至所述混合溶液中，若达到预设的第一浸泡时间，取出所述镓铝砷晶圆并采用去离子水进行一次清洗，包括：
将待返工的镓铝砷晶圆放置到花篮上，把所述花篮浸泡至所述混合溶液中，每隔2分钟提动花篮，若达到预设为10分钟的第一浸泡时间，取出所述花篮并采用去离子水对所述镓铝砷晶圆进行一次清洗。
7.根据权利要求6所述的镓铝砷外延材料表面金属层返工的方法，其特征在于，所述对硫酸溶液进行加热处理，包括：
将硫酸溶液加热至40℃。
8.根据权利要求7所述的镓铝砷外延材料表面金属层返工的方法，其特征在于，所述将经过所述一次清洗后的所述镓铝砷晶圆浸泡至所述硫酸溶液中，若达到预设的第二浸泡时间，取出所述镓铝砷晶圆并采用去离子水进行二次清洗，包括：
将经过所述一次清洗后的所述花篮浸泡至所述硫酸溶液中并提动，若达到预设为20秒的第二浸泡时间，取出所述花篮并采用去离子水对所述镓铝砷晶圆进行二次清洗。
9.根据权利要求1所述的镓铝砷外延材料表面金属层返工的方法，其特征在于：所述金属层为金层。
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