磷化铟单晶片的抛光工艺制造技术

本发明专利技术提供一种磷化铟单晶片的抛光工艺。采用的化学抛光液由强氧化剂和酸性ｐＨ值调节剂组成，其中强氧化剂为过氧化氢，其浓度为１００－１５０克／升，酸性ｐＨ值调节剂为乳酸（Ｃ↓［３］Ｈ↓［６］Ｏ↓［３］）、冰醋酸（ＣＨ↓［３］ＣＯＯＨ）或柠檬酸（Ｃ↓［６］Ｈ↓［８］Ｏ↓［７］）等，比较理想的是乳酸，其浓度为６０－１００克／升。化学抛光液的ｐＨ为２－３。抛光时单晶片承受的压力为０．２５－０．６５Ｋｇ／ｃｍ↑［２］。抛光质量为优良镜面、无桔皮、无白雾。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种半导体晶片加工技术，具体地说涉及一种磷化铟单晶片的抛光工艺。典型的磷化铟基光电子器件包括激光器、探测器、波导器材和抗辐射太阳能电池等；微电子器件包括高电子迁移率晶体管(HEMT)、异质结双极晶体管(HBT)、毫米波和微波电路及高速数字集成电路等。随着磷化铟晶体材料的广泛应用及器件微型化的发展趋势，人们对晶片的表面质量提出了更高的要求。硅(Si)和砷化镓晶片的抛光工艺已经得到了较好解决，但同样的工艺却不能应用于磷化铟晶片的抛光，这是因为磷化铟材料的物理性能(比如脆性强，硬度小等)所决定的。采用纯机械抛光方法时，在碱性抛光液的作用下，抛光面的表面质量较差，抛光速度也很慢(电子材料，Vol.26，No.1，1997，P34-36SiO2磨料对InP晶片镜面抛光的影响，Yuji Morisawa等)。若采用腐蚀性较弱的介质作为化学抛光液时，尽管抛光后晶片的表面质量较好，但抛光速度却很慢，每小时约3-5um。而采用腐蚀性强的化学抛光液，如溴甲醇、次氯酸钠或次氯酸钾等，抛光速度虽然可以明显提高，每小时约为50-60um，但对整个抛光盘和抛光垫同样产生强烈的腐蚀作用，并且这种腐蚀性连同抛光过程中产生的溴气(Br2)或氯气(Cl2)不利于现场工作人员的操作(应用表面科学，92(1996)，P147-150，次氯酸钠与InP晶片的镜面抛光，Y.Morisawa等)。因此，组成抛光液的氧化剂和酸性介质的选择就显出其重要性。此外，抛光过程中晶片所随承受的机械压力也是影响抛光速度和质量的重要因素。化学抛光液是决定磷化铟晶片抛光速度和抛光质量的关键因素。它由强氧化剂和酸性pH值调节剂两部分组成。使用强氧化剂的作用是使晶片的表面形成一层质软的氧化层，在抛光过程中易于逐渐剥离。从理论上讲，氧化剂可以选择任何具有强氧化性的化学介质，例如化合物高锰酸钾(KmnO4)、重铬酸钾(K2Cr2O7)、过氧化氢(H2O2)、碱金属次氯酸盐以及气态单质氟(F2)、氧(O2)、氯(Cl2)和溴(Br2)，但在实际应用中，必须考虑这些氧化剂对抛光设备本身是否具有强烈的侵蚀作用，是否具有稳定的化学性质和是否具有实际可操作性等。例如选用碱金属次氯酸盐(次氯酸钠、次氯酸钾)作为氧化剂时，一是这种溶液会出现明显的分层现象，二是它会侵蚀抛光垫，使抛光垫变硬、掉块等，从而不适用于有间断性的中小批量抛光作业。同样道理酸性pH值调节剂的选择也要作上述考虑，可选择一些弱酸如乳酸(C3H6O3)、冰醋酸(CH3COOH)、柠檬酸(C6H8O7)、硼酸(H3BO3)和碳酸(H2CO3)等。美国专利4428795曾公开了使用次氯酸盐和羧酸类的乳酸组成化学抛光液，使用乳酸的主要作用是为了让其和次氯酸盐发生化学反应生成氯气和二氧化碳。但由于该专利采用了含氯的次氯酸盐，因此从根本上来说，仍然带有前面所述的不利之足和局限性。本专利技术采用的抛光设备与抛光硅片及砷化镓晶片的设备相同，这些设备配有可以精确调节抛光液流速的流量并提供了较宽的压力选择范围。选用上述化学抛光液抛光时压力为0.25-0.65Kg/cm2。本专利技术采用的机械抛光液为已有产品，从事抛光工作的专业人员都能够选择合适的机械抛光液。这种机械抛光液可以选择胶态二氧化硅悬浮液(Colloidal Silica)，呈碱性，大多为乳白色。实施例1机械抛光液为美国Rodel公司生产的NALCO2360胶态二氧化硅悬浮液，浓度为300-700克/升，本实施例采用的浓度为500克/升；化学抛光液中氧化剂为过氧化氢，本专利技术选择一些弱酸如乳酸(C3H6O3)、冰醋酸(CH3COOH)、柠檬酸(C6H8O7)、硼酸(H3BO3)或碳酸(H2CO3)为酸性pH值调节剂，在其它抛光条件相同的前提下，上述各种弱酸作为化学抛光液的酸性pH值调节剂的抛光效果基本一样，其中抛光速度较理想的首选乳酸。对此，本实施例只列举乳酸为例，上述其余的弱酸就不再举例赘述；化学抛光液的浓度分别为过氧化氢100-150克/升，本实施例采用100克/升，调节乳酸的用量，使抛光液的pH2-3；在基盘上热压胶固定2英寸磷化铟(100)的圆晶片，将基盘紧固在抛光头上并向下落至抛光盘，用水冲洗抛光盘，开动主电机后逐步加压，数分钟后关闭水源，抛光盘的转速为80转/分钟，抛光压力为0.25-0.65公斤/平方厘米，本实施例为0.30公斤/平方厘米；关闭水源后开始使用机械抛光液和化学抛光液，这两种抛光液的流量控制在30-60毫升/分钟，本实施例为50毫升/分钟；抛光速度每小时为20-40um，抛光质量为优良镜面、无桔皮、无白雾。抛光前应注意粗抛与细抛时选择的抛光垫时不一样的。若经内圆切割机切割后晶片的表面平整度较好，可以考虑直接进行细抛加工；反之当切割后晶片的表面质量较差时，比如残留有较深的切痕和凹坑时，则必须先进行磨片和粗抛，然后再进行细抛；由于磷化铟晶体的物理性质不同于单晶硅和砷化镓，所以在抛光过程中须注意抛光压力的选择，否则会引起或加深晶片亚表面的损伤层。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磷化铟单晶片的抛光工艺，包括使用抛光设备对磷化铟单晶片抛光，化学抛光液由强氧化剂和酸性ｐＨ值调节剂组成，其特征在于，强氧化剂为过氧化氢，酸性ｐＨ调节剂为乳酸、冰醋酸或柠檬酸等，其中首选为乳酸。

【技术特征摘要】
1.一种磷化铟单晶片的抛光工艺，包括使用抛光设备对磷化铟单晶片抛光，化学抛光液由强氧化剂和酸性pH值调节剂组成，其特征在于，强氧化剂为过氧化氢，酸性pH调节剂为乳酸、冰醋酸或柠檬酸等，其中首选为乳酸。2.如权利要求1所述的磷化铟单晶片的抛光工艺，其特征在于，所述化学抛光液的浓...

【专利技术属性】
技术研发人员：董宏伟，赵有文，杨子祥，焦景华，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]