CN111696852A - 第三代半导体的清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种第三代半导体的清洗方法，包括以下步骤：将第三代半导体晶圆放置于加工平台上，将所述第三代半导体晶圆待加工面朝上设置；向所述第三代半导体晶圆的待加工面施加清洗液，并保持刻清洗在所述第三代半导体晶圆的待加工面流动更新。本发明技术方案能够有效提升清洗的效率、均匀性，有利于提升晶圆的质量、良品率、生产产量和性能可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及第三代半导体的加工领域，特别涉及一种第三代半导体的清洗方法。
背景技术
第三代化合物半导体材料通常是非常易脆的。湿法清洗工艺是清洁芯片上的颗粒和杂质并确保芯片表面清洁的关键制造步骤，用于随后的光刻涂层步骤以及化学显影和冲洗。在生产线中，材料在清洗过程中容易破碎、碎裂、剥落和开裂，清洗过程影响第三代半导体的良品率。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种第三代半导体的清洗方法，旨在提升第三代半导体在清洗过程中的安全性，提升第三代半导体的良品率。
为实现上述目的，本发明提出的第三代半导体的清洗方法，包括以下步骤：
将第三代半导体晶圆放置于加工平台上，将所述第三代半导体晶圆待加工面朝上设置；
向所述第三代半导体晶圆的待加工面施加清洗液，并保持刻清洗在所述第三代半导体晶圆的待加工面流动更新。
可选地，所述向所述第三代半导体晶圆的待加工面施加清洗液的步骤包括：
通过喷淋的方式将清洗液施加在所述第三代半导体晶圆的待加工面上。
可选地，所述第三代半导体的清洗方法在所述向所述第三代半导体晶圆的待加工面施加清洗液的步骤之前还包括：
通过水将所述第三代半导体晶圆的待加工面润湿。
可选地，所述第三代半导体的清洗方法在所述向所述第三代半导体晶圆的待加工面施加清洗液，并保持清洗液在所述第三代半导体晶圆的待加工表面流动更新的步骤之后还包括：
向所述待第三代半导体晶圆的待加工面施加水进行清洁。
可选地，所述第三代半导体的清洗方法在所述向所述第三代半导体晶圆的待加工面施加水进行清洁的步骤之后还包括：
采用有机溶剂与氮气喷淋干燥所述第三代半导体晶圆；或者，将所述第三代半导体晶圆放入氮气烘箱中干燥。
可选地，所述水的电阻大于或等于18MΩ/cm。
可选地，所述通过喷淋的方式将清洗液施加在所述第三代半导体晶圆的待加工面上的步骤具体为：通过聚四氟乙烯喷头将清洗液喷淋在所述第三代半导体晶圆的待加工面上。
可选地，所述第三代半导体晶圆的原材料包括砷化镓、砷化铝镓、氮化镓、氮化铝镓中的任意一种或多种。
可选地，所述第三代半导体晶圆包括依次层叠设置的衬底、集电极、基电极和射电极。
本发明技术方案将第三代半导体晶圆放置在加工平台上，使得第三代半导体处于平置状态，所述第三代半导体的待加工面朝上设置，因此，向所述待加工面上施加清洗液时，有利于减小待加工面上各个位置与清洗液接触的时间差，从而使得各个位置上清洗液与待加工面处的材料反应的时间更加接近，从而提升晶圆清洗加工的均匀性。另外，本发明技术方案的清洗方法可以不采用超声波装置，能够避免超声波对第三代半导体晶圆造成的损坏。再者，本发明技术方案使得清洗液在待加工面上保持流动，使得新鲜的所述清洗液时刻在待加工面上进行更新，也就是说，当清洗液内有效物质反生分解消耗后，该处的清洗液会在清洗液流动状态下发生更新，使得该处的清洗液能够保持更加接近初始浓度的状态，从而有效提升清洗的效率。从整个待加工面上看，各个位置上的待加工液都在进行更新，使得各个位置的清洗液均能维持等于或接近于初始浓度的状态，从而消除待加工面上清洗液的浓度差，提升清洗加工的均匀性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明第三代半导体的清洗方法一实施例的流程示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种第三代半导体的清洗方法。
在本发明实施例中，如图1所示，该第三代半导体的清洗方法，包括以下步骤：
S1.将第三代半导体晶圆放置于加工平台上，将所述第三代半导体晶圆待加工面朝上设置；
S3.向所述第三代半导体晶圆的待加工面施加清洗液，并保持清洗液在所述第三代半导体晶圆的待加工面流动更新。
需要说说明的是，传统的晶圆的清洗方法为，将晶圆竖向放置，然后控制晶圆由上至下移动从而沉入到装有清洗液超声波装置中，直至清洗液浸没晶圆，将晶圆超声清洗一定时间后，再将晶圆从下至上移动，使得晶圆脱离清洗液。通过观察发现，超声波装置在超声清洗的时候，超声波装置的清洗槽沿其底部至顶部方向上超声波的功率变小。故而，晶圆竖向放置时位于底部的部分受到的超声功率大于顶部受到的超声功率，为了保障第三代半导体晶圆的清洗效果，需要使得晶圆的顶部被清洗干净，但这样将导致晶圆底部被过度清洗，损坏晶圆片表面上的多层外延薄膜。
通过观察发现，晶圆上部浸泡在清洗液中的时间最短，晶圆下部浸泡在清洗液中的时间最长，这使得晶圆的待加工面出现清洗时间分布不均匀的情况，会导致部分晶圆清洗不够另一部分晶圆清洗过度的情况。另外晶圆脱离清洗液时，粘附在晶圆上部的清洗液会沿着待加工面向下流动，这个过程同样也会影响待加工面清洗的均匀性。
另外，由于清洗介质的衰减(化学分解)和损耗(化学消耗)，清洗液在清洗槽中的浓度在几秒钟内迅速变化。传统的清洗方法清洗液在清洗过程中浓度变化大，容易导致清洗效果差以及清洗不均匀的情况。
本发明技术方案将第三代半导体晶圆放置在加工平台上，使得第三代半导体处于平置状态，所述第三代半导体的待加工面朝上设置，因此，向所述待加工面上施加清洗液时，有利于减小待加工面上各个位置与清洗液接触的时间差，从而使得各个位置上清洗液与待加工面处的材料反应的时间更加接近，从而提升晶圆清洗加工的均匀性。另外，本发明技术方案的清洗方法可以不采用超声波装置，能够避免超声波对第三代半导体晶圆造成的损坏。再者，本发明技术方案使得清洗液在待加工面上保持流动，使得新鲜的所述清洗液时刻在待加工面上进行更新，也就是说，当清洗液内有效物质反生分解消耗后，该处的清洗液会在清洗液流动状态下发生更新，使得该处的清洗液能够保持更加接近初始浓度的状态，从而有效提升清洗的效率。从整个待加工面上看，各个位置上的待加工液都在进行更新，使得各个位置的清洗液均能维持等于或接近于初始浓度的状态，从而消除待加工面上清洗液的浓度差，提升清洗加工的均匀性。
进一步地，在本实施例中，所述S3.向所述第三代半导体晶圆的待加工面施加清洗液的步骤包括：通过喷淋的方式将清洗液施加在所述第三代半导体晶圆的待加工面上。具体地，所述清洗液的喷淋面积覆盖整个所述第三代半导体晶圆的待加工面，使得整个待加工面上的清洗液能够同步更新。需要说明的是，本实施例所述清洗液保持持续施加与待加工面，所述持续施加可以是不间断喷淋，也可以是间隔式喷淋，间隔式喷淋可以通过调节间隔时间调节清洗液的用量，以提高清洗液的利用效率。另外，由于第三代半导体晶圆比较脆弱，受到冲击力大容易发生破损，故而本发明技术方案以喷淋的方式施加清洗液，喷淋的方式喷出的清洗液的水流半径小或者水珠的颗粒小，清洗液落在所述晶圆上时的冲击力小，而且喷淋的方式能够有效保障所述清洗液在晶圆的带加工面上保持流动，使得清洗液保持更新状态，保持新鲜状态。当然，需要说明的是，本实施例所述步骤S3不仅限于上述技术方案，在其他实施例中，还可以是，所述S3.向所述第三代半导体晶圆的待加工面施加清洗液的步骤包括：通过洒扫的方式将清洗液施加在所述第三代半导体晶圆的待加工面上，也就是说，通过喷头相对晶圆移动的方式将清洗液施加在待加工面上，有利于清洗液保持流动更新。
进一步地，在本实施例中，所述第三代半导体晶圆的原材料包括砷化镓、砷化铝镓、氮化镓、氮化铝镓中的任意一种或多种。第三代半导体又称宽禁带半导体，禁带宽度在2.2eV以上，具有高击穿电场、高饱和电子速度、高热导率、高电子密度、高迁移率等特点。与传统Si材料相比，基于氮化镓材料制备的功率器件拥有更高的功率密度输出，以及更高的能量转换效率，并可以使系统小型化、轻量化，有效降低电力电子装置的体积和重量，从而极大降低系统制作及生产成本。同时，第三代半导体的脆性导致晶圆容易发生脆裂，故而需要采用喷淋的方式施加清洗液，保障晶圆清洗加工过程中的安全性。
进一步地，在本实施例中，如图1所示，所述S3.第三代半导体的清洗方法在所述向所述第三代半导体晶圆的待加工面施加清洗液的步骤之前还包括：
S2.通过水将所述第三代半导体晶圆的待加工面润湿。
所述水为去离子水，以去离子水润湿第三代半导体晶圆，具体地，所述第三代半导体晶圆的润湿工艺能够通过喷淋的方式实现，但不仅限于喷淋。润湿后的晶圆与清洗液接触具有更好的亲和力，避免清洗液因表面张力而与晶圆保持较大的润湿角，有利于清洗液在晶圆上铺展开，从而提升清洗工艺的加工效率，同样也有利于提升清洗液的利用率。进一步地，所述水的电阻大于或等于18MΩ/cm，具有去离子水洁净度高的特点，有利于保障润湿工艺的洁净程度。
进一步地，在本实施例中，如图1所示，所述第三代半导体的清洗方法在所述向S3.所述第三代半导体晶圆的待加工面施加清洗液，并保持清洗液在所述第三代半导体晶圆的待加工表面流动更新的步骤之后还包括：
S4.向所述待第三代半导体晶圆的待加工面施加水进行清洁。
当清洗液在所述第三代半导体晶圆上反应预设时间后，停止施加清洗液，并需要对所述第三代半导体晶圆进行清洁，以去除残留在所述第三代半导体晶圆上的清洗液，避免残留的清洗液与晶圆继续反应。在所述待加工面上施加水的方式可以通过喷淋的方式施加，利用水冲走残留的清洗液，使得晶圆洁净，方便于后续加工。进一步地，所述水的电阻大于或等于18MΩ/cm，具有去离子水洁净度高的特点，避免清洁用水污染晶圆。
进一步地，在本实施例中，如图1所示，所述第三代半导体的清洗方法在S4.所述向所述第三代半导体晶圆的待加工面施加水进行清洁的步骤之后还包括：
S5.采用有机溶剂与氮气喷淋干燥所述第三代半导体晶圆。传统的旋转干燥方式，受离心力影响，容易使得第三代半导体晶圆发生脆裂。而本发明技术方案采用有机溶剂与氮气喷淋干燥，有机溶剂与氮气不会在晶圆上残留或者与晶圆发生反应，具有干燥过程洁净的特点，且干燥的过程中所述第三代半导体晶圆可以保持静态，有利于提升干燥过程的安全性。当然，本发明技术方案不仅限于上述干燥方法，在其他实施例中，还可以是，将所述第三代半导体晶圆放入氮气烘箱中干燥，以氮气作为保护气体，具有干燥过程安全的特点。
进一步地，在本实施例中，所述第三代半导体晶圆包括依次层叠设置的衬底、集电极、基电极和射电极。所述集电极、所述基电极和所述射电极均为外延层。所述清洗工艺发生在位于外侧的射电极上，所述射电极具有所述待加工面。所述衬底包括但不仅限于半绝缘的氮化镓、碳化硅、蓝宝石中的一种或多种。
进一步地，可选地，所述通过喷淋的方式将清洗液施加在所述第三代半导体晶圆的待加工面上的步骤具体为：通过聚四氟乙烯喷头将清洗液喷淋在所述第三代半导体晶圆的待加工面上。聚四氟乙烯喷头具有化学性能和物理性能稳定的特点，长期喷淋含有机溶剂的清洗剂也不会与清洗剂发生反应，有利于保障清洗剂的纯度。需要特别说明的是，所述步骤S2、步骤S3和步骤S4都可以采用同一聚四氟乙烯喷头进行喷淋。
本实施例采用的技术方案能够有效提升清洗的效率、均匀性，有利于提升晶圆的质量、良品率、生产产量和性能可靠性。
以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种第三代半导体的清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：
将第三代半导体晶圆放置于加工平台上，将所述第三代半导体晶圆待加工面朝上设置；
向所述第三代半导体晶圆的待加工面施加清洗液，并保持刻清洗在所述第三代半导体晶圆的待加工面流动更新。
2.如权利要求1所述的第三代半导体的清洗方法，其特征在于，所述向所述第三代半导体晶圆的待加工面施加清洗液的步骤包括：
通过喷淋的方式将清洗液施加在所述第三代半导体晶圆的待加工面上。
3.如权利要求2所述的第三代半导体的清洗方法，其特征在于，所述第三代半导体的清洗方法在所述向所述第三代半导体晶圆的待加工面施加清洗液的步骤之前还包括：
通过水将所述第三代半导体晶圆的待加工面润湿。
4.如权利要求3所述的第三代半导体的清洗方法，其特征在于，所述第三代半导体的清洗方法在所述向所述第三代半导体晶圆的待加工面施加清洗液，并保持清洗液在所述第三代半导体晶圆的待加工表面流动更新的步骤之后还包括：
向所述待第三代半导体晶圆的待加工面施加水进行清洁。
5.如权利要求4所述的第三代半导体的清洗方法，其特征在于，所述第三代半导体的清洗方法在所述向所述第三代半导体晶圆的待加工面施加水进行清洁的步骤之后还包括：
采用有机溶剂与氮气喷淋干燥所述第三代半导体晶圆；或者，将所述第三代半导体晶圆放入氮气烘箱中干燥。
6.如权利要求4所述的第三代半导体的清洗方法，其特征在于，所述水的电阻大于或等于18MΩ/cm。
7.如权利要求2所述的第三代半导体的清洗方法，其特征在于，所述通过喷淋的方式将清洗液施加在所述第三代半导体晶圆的待加工面上的步骤具体为：通过聚四氟乙烯喷头将清洗液喷淋在所述第三代半导体晶圆的待加工面上。
8.如权利要求1所述的第三代半导体的清洗方法，其特征在于，所述第三代半导体晶圆的原材料包括砷化镓、砷化铝镓、氮化镓、氮化铝镓中的任意一种或多种。
9.如权利要求1至8任一项所述的第三代半导体的清洗方法，其特征在于，所述第三代半导体晶圆包括依次层叠设置的衬底、集电极、基电极和射电极。
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