CN113707535A - 一种磷化铟晶片的腐蚀方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磷化铟晶片的腐蚀方法，涉及半导体材料技术领域。本发明的一种磷化铟晶片的腐蚀方法，所述腐蚀方法将晶片进行预清洗后，进行了两次腐蚀，两次腐蚀分别采用一次腐蚀液和二次腐蚀液对晶片进行腐蚀处理，所述一次腐蚀液的原料包括双氧水、硫酸、柠檬酸、冰醋酸。本发明公开了一种磷化铟晶片的腐蚀方法，能够对晶片本体进行腐蚀，即使对晶片发生触碰也不需要重新进行研磨，且在进行腐蚀的过程中，不需要降温设备，能够在常温下直接对晶片进行腐蚀。
Description
技术领域
本发明涉及半导体材料技术领域，尤其涉及一种磷化铟晶片的腐蚀方法。
背景技术
磷化铟是一种重要的半导体材料，在5G通信时代，磷化铟材料的性能相较于其它的半导体材料更好，拥有广阔的发展前景。磷化铟晶片由晶棒加工而成，在切割晶棒的过程中，线锯对于晶圆表面具有损害性，晶片切割之后，晶片的厚度需要进行研磨工艺处理，将晶片的厚度研磨至所需要的晶片厚度，晶片进行研磨后需要对表面进行腐蚀处理，保持增加晶片表面的光洁度与平整度。
而现有的磷化铟晶片的腐蚀方法，在腐蚀的过程中通常是采用硫酸、盐酸等作为腐蚀液，在腐蚀过程中晶片和腐蚀液之间反应剧烈，且大多仅能对晶片表面进行腐蚀，腐蚀过程中升温迅速，甚至会导致腐蚀液沸腾从而失去效果，因此必须使用降温冷却系统对腐蚀液的温度进行控制，且传统的腐蚀方法由于不能对晶片本体进行腐蚀，在腐蚀的过程中必须严格控制对晶片表面的接触，如果发生触碰，必须将晶片进行重新研磨之后再进行一次腐蚀操作，费时费力。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于公开一种磷化铟晶片的腐蚀方法，能够对晶片本体进行腐蚀，即使对晶片发生触碰也不需要重新进行研磨，且在进行腐蚀的过程中，不需要降温设备，能够在常温下直接对晶片进行腐蚀。
具体的，本发明的一种磷化铟晶片的腐蚀方法，所述腐蚀方法将晶片进行预清洗后，进行了两次腐蚀，两次腐蚀分别采用一次腐蚀液和二次腐蚀液对晶片进行腐蚀处理，所述一次腐蚀液的原料包括双氧水、硫酸、柠檬酸、冰醋酸。
进一步，所述一次腐蚀液包括以下体积百分比的组分：70％-77％双氧水、5％-10％硫酸、3％-20％柠檬酸、5％-10％冰醋酸。
进一步，所述一次腐蚀液包括第一腐蚀液和第二腐蚀液，所述第一腐蚀液中硫酸的体积百分比为8％-10％，第二腐蚀液中硫酸的体积百分比为5-7％。
进一步，利用所述一次腐蚀液对晶片进行腐蚀处理的具体操作为：将晶片浸没于第一腐蚀液中，顺时针旋转晶片90°后，逆时针旋转45°，循环重复30s后将晶片取出于第二腐蚀液中浸泡30-60s。
进一步，所述二次腐蚀液包括以下体积百分比的组分：5％-10％硫酸、70％-85％双氧水、10％-20％浓盐酸。
进一步，所述腐蚀方法具体包括以下步骤：
预清洗：将研磨后的晶片用水枪冲洗完成后，先后经过酒精浸泡、金属清洗剂清洗；
一次腐蚀液腐蚀：按照配方分别配制好第一腐蚀液和第二腐蚀液，将预清洗完成的晶片浸没于第一腐蚀液中，顺时针旋转晶片90°后，逆时针旋转45°，循环重复30s后将晶片取出于第二腐蚀液中浸泡30-60s，重复2-5次；
二次腐蚀液腐蚀：按照配方配制好二次腐蚀液，将经过一次腐蚀液腐蚀的晶片浸没于二次腐蚀液中，旋转晶片，浸泡腐蚀5-10s；
碱洗：将二次腐蚀液腐蚀完成的晶片捞出用去离子水浸泡清洗干净后，于碱性清洗剂中浸泡1-2min；
脱水、烘干：碱洗完成后将晶片捞出浸没于无水乙醇中，超声清洗2-3min后，将晶片浸泡于另一干净的无水乙醇中，最后捞出于烘干槽中烘干。
进一步，所述一次腐蚀液腐蚀步骤中，腐蚀温度为30℃-35℃。
进一步，所述二次腐蚀液腐蚀步骤中，腐蚀温度为30℃-35℃，腐蚀时间为5s-10s
进一步，所述烘干槽中烘干温度为75℃-80℃，烘干时间为3min-5min。
进一步，所述烘干槽中使用的烘干气体为纯度大于等于99.99％的氮气，所述烘干气体的压力为0.2MPa。
进一步，所述预清洗具体为：
冲洗：利用水枪对研磨后的晶片的表面进行冲洗；
酒精浸泡：冲洗完成后，将晶片浸泡于酒精中，使用超声清洗2-3min，然后用去离子水冲洗干净；
金属清洗剂清洗：配制好金属清洗剂溶液，加热升温至80-85℃，将晶片放入金属清洗剂溶液中，超声清洗5-10min，清洗完成后用去离子水将晶片表面冲洗干净。
进一步，所述酒精浸泡步骤中，超声清洗所使用的超声频率为10Khz～15Khz。
进一步，所述金属清洗剂溶液中包括金属清洗剂6％-10％，去离子水90％-94％。
进一步，所述碱性清洗剂包括以下质量百分比的组分：10％-16.7％碳酸钠、2％-5％氢氧化钠、78.3％-88％水。
进一步，所述碱洗步骤具体操作为：将晶片浸没于碱性清洗剂中，先将晶片顺时针旋转3周，然后逆时针旋转3周，循环至清洗时间结束。
本发明的有益效果：
1.本发明公开了一种磷化铟晶片的腐蚀方法，对晶片进行两次腐蚀，且通过对腐蚀液的配方进行设计，不仅使得晶片和腐蚀液之间的反应更温和，从而能够省去传统腐蚀过程中所必须的降温冷却系统，同时还能够对晶片的本体进行腐蚀掉量，使得晶片在整个腐蚀操作的过程中，即使触碰到晶片表面，不用进行重新研磨加工，仅重复一次腐蚀处理即可，提高晶片的合格率。
2.本发明的磷化铟晶片的腐蚀方法，通过发明人对腐蚀液的配方进行设计，发现在本发明的配方下，腐蚀液的升温速度降低，使用寿命增加，且采用本发明的腐蚀液配方，能够快速的去除晶片表面的杂质与残留物，使晶片快速腐蚀掉量。
3.本发明的磷化铟晶片的腐蚀方法，在一次腐蚀液腐蚀的过程中，利用第一腐蚀液和第二腐蚀液进行腐蚀操作，第一腐蚀液用于快速掉量，去除晶片表面黏着物的遮挡导致晶片表面掉量不均匀，在第一腐蚀液的腐蚀过程中需要快速的转动晶片，避免晶片与卡塞之间接触导致晶片边缘遮挡，因此需配合本发明的操作方法，避免晶片边缘与晶片内部掉量产生差距，让晶片表面平整度更好，避免晶片与卡塞接触，导致晶片腐蚀不均匀的情况出现，而第二腐蚀液的腐蚀作用较小，晶片表面掉量缓慢，只需将晶片全部浸泡在腐蚀液中，晶片表面均匀性影响较低。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明进行详细说明：
本发明的一种磷化铟晶片的腐蚀方法，通过将研磨后的晶片进行预清洗后，进行两次腐蚀，在两次腐蚀中分别采用不同腐蚀液进行腐蚀处理，使得晶片表面掉量均匀，腐蚀后晶片表面没有脏印，有效提高了晶片表面的合格率。具体如下：
实施例一
预清洗
冲洗：将研磨后的晶片放入卡塞盒中，利用水枪对晶片的表面进行冲洗。
酒精浸泡：冲洗完成后，将晶片浸泡于酒精中，同时开启超声波，在超声频率为10Khz条件下，清洗3min，然后用去离子水冲洗干净。
金属清洗剂清洗：按照金属清洗剂占10％(v/v)，去离子水占90％(v/v)的比例配制好金属清洗剂溶液，加热升温至80℃，将晶片放入金属清洗剂溶液中，于频率为10Khz超声条件下超声清洗5min，清洗完成后，将晶片于去离子水中浸泡2min，用去离子水将晶片表面残留的金属清洗剂冲洗干净得到预清洗完成的晶片。
一次腐蚀液腐蚀：按照配方分别配制好第一腐蚀液和第二腐蚀液，第一腐蚀液的中包括75％双氧水、10％硫酸、7.5％柠檬酸、7.5％冰醋酸，第二腐蚀液中包括75％双氧水、5％硫酸、7.5％柠檬酸、7.5％冰醋酸，将预清洗完成的晶片浸没于第一腐蚀液中，顺时针旋转晶片90°后，逆时针旋转45°，循环重复30s后将晶片取出于第二腐蚀液中浸泡60s，重复3次，将晶片取出用去离子水冲洗2min；
二次腐蚀液腐蚀：按照体积百分比为5％硫酸、85％双氧水、10％浓盐酸的配方配制好二次腐蚀液，将经过一次腐蚀液腐蚀的晶片浸没于二次腐蚀液中，于清洗温度为30℃条件下，腐蚀清洗10s，清洗时快速转动晶片；
碱洗：按照质量百分比为16.7％碳酸钠、5％氢氧化钠、78.3％水的配方配制好碱性清洗剂，将二次腐蚀液腐蚀完成的晶片捞出用去离子水浸泡清洗2min，洗掉晶片表面的二次腐蚀液，清洗干净后，浸泡于碱性清洗剂中，于40℃温度下清洗1min，清洗时将晶片先向左旋转3圈，然后向右旋转3圈，重复循环至清洗完成，然后将晶片捞出于去离子水中浸泡清洗2min，清洗时，将晶片放入到去离子水中，顺时针旋转晶片90°后，逆时针旋转45°重复循环；
脱水、烘干：碱洗完成后将晶片捞出浸没于无水乙醇中，于频率为10Khz超声条件下超声清洗3min后，将晶片浸泡于另一干净的无水乙醇中，浸泡10s，最后捞出于烘干槽中，通入压力为0.2MPa，纯度大于等于99.99％的氮气，于80℃温度下烘干5min。
实施例二
预清洗
冲洗：将研磨后的晶片放入卡塞盒中，利用水枪对晶片的表面进行冲洗。
酒精浸泡：冲洗完成后，将晶片浸泡于酒精中，同时开启超声波，在超声频率为12Khz条件下，清洗2min，然后用去离子水冲洗干净。
金属清洗剂清洗：按照金属清洗剂占10％(v/v)，去离子水占90％(v/v)的比例配制好金属清洗剂溶液，加热升温至85℃，将晶片放入金属清洗剂溶液中，于频率为15Khz超声条件下超声清洗8min，清洗完成后，将晶片于去离子水中浸泡2min，用去离子水将晶片表面残留的金属清洗剂冲洗干净得到预清洗完成的晶片。
一次腐蚀液腐蚀：按照配方分别配制好第一腐蚀液和第二腐蚀液，第一腐蚀液的中包括77％双氧水、9％硫酸、5％柠檬酸、9％冰醋酸，第二腐蚀液中包括73％双氧水、7％硫酸、10％柠檬酸、10％冰醋酸，将预清洗完成的晶片浸没于第一腐蚀液中，顺时针旋转晶片90°后，逆时针旋转45°，循环重复30s后将晶片取出于第二腐蚀液中浸泡60s，重复3次，将晶片取出用去离子水冲洗2min；
二次腐蚀液腐蚀：按照体积百分比为10％硫酸、80％双氧水、10％浓盐酸的配方配制好二次腐蚀液，将经过一次腐蚀液腐蚀的晶片浸没于二次腐蚀液中，于清洗温度为35℃条件下，循环清洗8s，清洗时快速转动晶片；
碱洗：按照质量百分比为12％碳酸钠、4％氢氧化钠、84％水的配方配制好碱性清洗剂，将二次腐蚀液腐蚀完成的晶片捞出用去离子水浸泡清洗2min，洗掉晶片表面的二次腐蚀液，清洗干净后，浸泡于碱性清洗剂中，于35℃温度下清洗1min，清洗时将晶片先向左旋转3圈，然后向右旋转3圈，重复循环至清洗完成，然后将晶片捞出于去离子水中浸泡清洗1min，清洗时，将晶片放入到去离子水中，顺时针旋转晶片90°后，逆时针旋转45°重复循环；
脱水、烘干：碱洗完成后将晶片捞出浸没于无水乙醇中，于频率为15Khz超声条件下超声清洗3min后，将晶片浸泡于另一干净的无水乙醇中，浸泡8s，最后捞出于烘干槽中，通入压力为0.2MPa，纯度大于等于99.99％的氮气，于75℃温度下烘干4min。
实施例三
预清洗
冲洗：将研磨后的晶片放入卡塞盒中，利用水枪对晶片的表面进行冲洗。
酒精浸泡：冲洗完成后，将晶片浸泡于酒精中，同时开启超声波，在超声频率为15Khz条件下，清洗3min，然后用去离子水冲洗干净。
金属清洗剂清洗：按照金属清洗剂占8％(v/v)，去离子水占92％(v/v)的比例配制好金属清洗剂溶液，加热升温至80℃，将晶片放入金属清洗剂溶液中，于频率为13Khz超声条件下超声清洗10min，清洗完成后，将晶片于去离子水中浸泡1min，用去离子水将晶片表面残留的金属清洗剂冲洗干净得到预清洗完成的晶片。
一次腐蚀液腐蚀：按照配方分别配制好第一腐蚀液和第二腐蚀液，第一腐蚀液的中包括72％双氧水、8％硫酸、10％柠檬酸、10％冰醋酸，第二腐蚀液中包括70％双氧水、5％硫酸、20％柠檬酸、5％冰醋酸，将预清洗完成的晶片浸没于第一腐蚀液中，顺时针旋转晶片90°后，逆时针旋转45°，循环重复30s后将晶片取出于第二腐蚀液中浸泡40s，重复5次，将晶片取出用去离子水冲洗1min；
二次腐蚀液腐蚀：按照体积百分比为10％硫酸、70％％双氧水、20％浓盐酸的配方配制好二次腐蚀液，将经过一次腐蚀液腐蚀的晶片浸没于二次腐蚀液中，于清洗温度为35℃条件下，清洗5s，清洗时快速转动晶片；
碱洗：按照质量百分比为10％碳酸钠、5％氢氧化钠、85％水的配方配制好碱性清洗剂，将二次腐蚀液腐蚀完成的晶片捞出用去离子水浸泡清洗1min，洗掉晶片表面的二次腐蚀液，清洗干净后，浸泡于碱性清洗剂中，于40℃温度下清洗2min，清洗时将晶片先向左旋转3圈，然后向右旋转3圈，重复循环至清洗完成，然后将晶片捞出于去离子水中浸泡清洗2min，清洗时，将晶片放入到去离子水中，顺时针旋转晶片90°后，逆时针旋转45°重复循环；
脱水、烘干：碱洗完成后将晶片捞出浸没于无水乙醇中，于频率为10Khz超声条件下超声清洗2min后，将晶片浸泡于另一干净的无水乙醇中，浸泡10s，最后捞出于烘干槽中，通入压力为0.2MPa，纯度大于等于99.99％的氮气，于80℃温度下烘干5min。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。
Claims (10)
1.一种磷化铟晶片的腐蚀方法，其特征在于，所述腐蚀方法将晶片进行预清洗后，进行了两次腐蚀，两次腐蚀分别采用一次腐蚀液和二次腐蚀液对晶片进行腐蚀处理，所述一次腐蚀液的原料包括双氧水、硫酸、柠檬酸、冰醋酸。
2.根据权利要求1所述的一种磷化铟晶片的腐蚀方法，其特征在于，所述一次腐蚀液包括以下体积百分比的组分：70％-77％双氧水、5％-10％硫酸、3％-20％柠檬酸、5％-10％冰醋酸。
3.根据权利要求2所述的一种磷化铟晶片的腐蚀方法，其特征在于，所述一次腐蚀液包括第一腐蚀液和第二腐蚀液，所述第一腐蚀液中硫酸的体积百分比为8％-10％，第二腐蚀液中硫酸的体积百分比为5-7％。
4.根据权利要求3所述的一种晶片的腐蚀方法，其特征在于，利用所述一次腐蚀液对晶片进行腐蚀处理的具体操作为：将晶片浸没于第一腐蚀液中，顺时针旋转晶片90°后，逆时针旋转45°，循环重复30s后将晶片取出于第二腐蚀液中浸泡30-60s。
5.根据权利要求4所述的一种晶片的腐蚀方法，其特征在于，所述二次腐蚀液包括以下体积百分比的组分：5％-10％硫酸、70％-85％双氧水、10％-20％浓盐酸。
6.根据权利要求1-4任一权利要求所述的一种晶片的腐蚀方法，其特征在于，所述腐蚀方法具体包括以下步骤：
预清洗：将研磨后的晶片用水枪冲洗完成后，先后经过酒精浸泡、金属清洗剂清洗；
一次腐蚀液腐蚀：按照配方分别配制好第一腐蚀液和第二腐蚀液，将预清洗完成的晶片浸没于第一腐蚀液中，顺时针旋转晶片90°后，逆时针旋转45°，循环重复30s后将晶片取出于第二腐蚀液中浸泡30-60s，重复2-5次；
二次腐蚀液腐蚀：按照配方配制好二次腐蚀液，将经过一次腐蚀液腐蚀的晶片浸没于二次腐蚀液中，旋转晶片，浸泡腐蚀5-10s；
碱洗：将二次腐蚀液腐蚀完成的晶片捞出用去离子水浸泡清洗干净后，于碱性清洗剂中浸泡1-2min；
脱水、烘干：碱洗完成后将晶片捞出浸没于无水乙醇中，超声清洗2-3min后，将晶片浸泡于另一干净的无水乙醇中，最后捞出于烘干槽中烘干。
7.根据权利要求6所述的一种晶片的腐蚀方法，其特征在于，所述预清洗具体为：
冲洗：利用水枪对研磨后的晶片的表面进行冲洗；
酒精浸泡：冲洗完成后，将晶片浸泡于酒精中，使用超声清洗2-3min，然后用去离子水冲洗干净；
金属清洗剂清洗：配制好金属清洗剂溶液，加热升温至80-85℃，将晶片放入金属清洗剂溶液中，超声清洗5-10min，清洗完成后用去离子水将晶片表面冲洗干净。
8.根据权利要求7所述的一种晶片的腐蚀方法，其特征在于，所述金属清洗剂溶液中包括金属清洗剂6％-10％，去离子水90％-94％。
9.根据权利要求8所述的一种晶片的腐蚀方法，其特征在于，所述碱性清洗剂包括以下质量百分比的组分：10％-16.7％碳酸钠、2％-5％氢氧化钠、78.3％-88％水。
10.根据权利要求7所述的一种晶片的腐蚀方法，其特征在于，所述碱洗步骤具体操作为：将晶片浸没于碱性清洗剂中，先将晶片顺时针旋转3周，然后逆时针旋转3周，循环至清洗时间结束。
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