一种降低磷化铟晶片表面硅杂质浓度的方法技术

本发明专利技术属于半导体材料技术领域，公开了一种降低磷化铟晶片表面硅杂质浓度的方法。该方法包括以下步骤：对磷化铟晶片进行粗抛，然后采用精抛抛光液对磷化铟晶片进行精抛；精抛后清洗、干燥磷化铟晶片，再采用混合弱酸处理磷化铟晶片；精抛抛光液包含三聚磷酸盐、硫代硫酸盐、碳酸氢盐和柠檬酸；混合弱酸包含HF酸、NH4F和H2O2。本发明专利技术采用不含SiO2的精抛抛光液，通过在精抛抛光液中加入柠檬酸，增强了磷化铟晶片与抛光液的化学反应，并在后续清洗过程中配合混合弱酸的腐蚀作用，不仅能够降低磷化铟晶片表面Si杂质以及其它杂质的残留，还能够有效降低磷化铟晶片的微观粗糙度，提高表面平整度和均匀性。度和均匀性。度和均匀性。

【技术实现步骤摘要】
一种降低磷化铟晶片表面硅杂质浓度的方法


[0001]本专利技术属于半导体材料
，具体涉及一种降低磷化铟晶片表面硅杂质浓度的方法。

技术介绍

[0002]磷化铟(InP)材料具有高的电子迁移率、宽的带隙范围，且与InGaAs或InAlAs等三元材料具有相匹配的晶格常数，被广泛应用在高速光通信、毫米波成像、高速、高频电子器件等领域。磷化铟晶片是由Ⅲ族元素In和
Ⅴ
族元素P组成的化合物的半导体材料。所有InP器件的性能取决于InP衬底体材料和表面的质量。利用分子束外延(MBE)和金属有机气相沉积技术(MOCVD)在InP衬底上生长外延层，磷化铟晶片的表面的抛光质量和清洁度是至关重要的。化学湿法清洗工艺被广泛应用于晶片外延前的预处理。这些湿法化学处理的目的是制造无金属杂质的表面，无颗粒的表面和非常薄的氧化物层。为了达到高质量的开盒即用的磷化铟晶片，磷化铟晶片的表面必须满足以下三个条件：(1)表面无金属杂质和无颗粒；(2)表面氧化层必须在热清洗后完全去除；(3)表面必须平整。
[0003]磷化铟晶片是由Ⅲ族元素In和
Ⅴ
族元素P组成的化合物的半导体材料。本身的Ⅲ族元素和
Ⅴ
族P元素化学性质不稳定，材料生长过程中受到热应力作用，容易造成Ⅲ族In元素和
Ⅴ
族P的化学配比偏离等。另外，Ⅲ族元素和
Ⅴ
族P元素化学性质不同在晶圆表面容易造成吸附更多的杂质。全反射X射线荧光(TXRF)利用极低角度的X射线激发抛光晶圆表面来获得表面金属污染物的浓度。InP晶圆表面残留硅的浓度普遍较高，采用TXRF技术探测到非金属杂质Si、S、Cl；金属离子K、Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn等杂质污染，杂质浓度处于1015atom/cm2，相当高。由于光电子、微电子器件研制不断发展，国际上对磷化铟晶片的需求也日益增长，但主要集中在掺硫N型及掺铁半绝缘。掺杂剂Fe作为深受主补偿磷化铟晶片中剩余载流子(浅施主)实现半绝缘特性，磷化铟晶片中Fe的分凝系数很小(0.001)，容易形成非辐射复合中心，也导致掺Fe半绝缘InP衬底表面更容易吸附高浓度杂质污染，使得外延层的本底浓度影响较大，尤其是Si杂质浓度。
[0004]在传统的表面处理过程中，对磷化铟晶片的抛光，大部分是采用含SiO2的抛光液，抛光液中二氧化硅主要起到去除掉量的和降低表面粗糙度的作用；但是采用含SiO2的抛光液会导致磷化铟晶片表面残留大量的Si杂质，从而影响磷化铟晶片最终的质量。
[0005]因此，亟需在磷化铟晶片的加工过程和清洗过程中严格控制硅的沾污和来源，降低磷化铟晶片表面的杂质浓度，且能提高表面的平整度和均匀性。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种降低磷化铟晶片表面硅杂质浓度的方法，不仅能够降低磷化铟晶片表面的杂质浓度，而且能提高表面的平整度和均匀性。
[0007]本专利技术提供了一种降低磷化铟晶片表面硅杂质浓度的方法。
[0008]具体地，一种降低磷化铟晶片表面硅杂质浓度的方法，包括以下步骤：
[0009]对磷化铟晶片进行粗抛，然后采用精抛抛光液对磷化铟晶片进行精抛；精抛后清洗、干燥磷化铟晶片，再采用混合弱酸处理磷化铟晶片；
[0010]所述精抛抛光液包含三聚磷酸盐、硫代硫酸盐、碳酸氢盐和柠檬酸；
[0011]所述混合弱酸包含HF酸、NH4F和H2O2。
[0012]优选地，在所述精抛抛光液中，所述三聚磷酸盐的质量浓度为0.5％
‑
5％，所述硫代硫酸盐的质量浓度为3％
‑
10％，所述碳酸氢盐的质量浓度为1％
‑
6％，所述柠檬酸的质量浓度为0.1
‑
2.0％。进一步优选地，在所述精抛抛光液中，所述三聚磷酸盐的质量浓度为1％
‑
3％，所述硫代硫酸盐的质量浓度为3％
‑
8％，所述碳酸氢盐的质量浓度为1％
‑
5％，所述柠檬酸的质量浓度为0.5
‑
1.5％。
[0013]优选地，所述精抛抛光液的pH值为5
‑
6。
[0014]优选地，所述精抛抛光液由三聚磷酸盐、硫代硫酸盐、碳酸氢盐、柠檬酸和水组成。
[0015]优选地，所述精抛抛光液的制备方法包括以下步骤：
[0016]向去离子水中依次加入三聚磷酸钠、硫代硫酸纳、碳酸氢钠和柠檬酸，溶解，将pH值控制在5
‑
6之间，制得所述精抛抛光液。
[0017]优选地，在精抛时，所述精抛抛光液与水按照体积比为1：(5
‑
20)稀释后使用；进一步优选地，在精抛时，所述精抛抛光液与水按照体积比为1：(8
‑
15)稀释后使用。
[0018]优选地，在精抛时，所述精抛抛光液的流量为300
‑
500mL/min；进一步优选地，在精抛时，所述精抛抛光液的流量为350
‑
450mL/min。
[0019]优选地，所述精抛的压力为1
‑
3psi，所述精抛的时间为5
‑
15分钟。进一步优选地，所述精抛的压力为1
‑
3psi，所述精抛的时间为8
‑
12分钟。
[0020]优选地，在所述混合弱酸中，所述HF酸的体积分数为0.5％
‑
2％，所述NH4F的质量浓度为3.5
‑
6.0g/L，所述H2O2的体积分数为1.0％
‑
10.0％；进一步优选地，所述HF酸的体积分数为0.5％
‑
1.5％，所述NH4F的质量浓度为3.5
‑
6.0g/L，所述H2O2的体积分数为1.0％
‑
5.0％。
[0021]优选地，采用混合弱酸处理磷化铟晶片的时间为60
‑
120s，采用混合弱酸处理磷化铟晶片的温度为10
‑
25℃；进一步优选地，采用混合弱酸处理磷化铟晶片的时间为80
‑
100s，采用混合弱酸处理磷化铟晶片的温度为10
‑
20℃。
[0022]优选地，在采用混合弱酸处理磷化铟晶片后，还包括采用水清洗所述磷化铟晶片的过程。
[0023]更具体地，一种降低磷化铟晶片表面硅杂质浓度的方法，包括以下步骤：
[0024](1)采用液体涂蜡机将研磨后的磷化铟晶片涂蜡、固定：液体蜡通过导入方式，导入在磷化铟晶片上方。磷化铟晶片经过托盘吸附在托盘上，并可高速旋转。在设定的时间，液体蜡滴在高速旋转的磷化铟晶片的背面。液体蜡旋涂完毕，机械手离开托盘后磷化铟晶片翻转，贴在固定磷化铟晶片的陶瓷盘上。贴蜡机上方的气囊，下压涂有液体蜡且已固定在陶瓷盘的磷化铟晶片，将磷化铟晶片压实在陶瓷盘上。陶瓷盘上压实后的磷化铟晶片，周本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低磷化铟晶片表面硅杂质浓度的方法，其特征在于，包括以下步骤：对磷化铟晶片进行粗抛，然后采用精抛抛光液对磷化铟晶片进行精抛；精抛后清洗、干燥磷化铟晶片，再采用混合弱酸处理磷化铟晶片；所述精抛抛光液包含三聚磷酸盐、硫代硫酸盐、碳酸氢盐和柠檬酸；所述混合弱酸包含HF酸、NH4F和H2O2。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述精抛抛光液中，所述三聚磷酸盐的质量浓度为0.5％
‑
5％，所述硫代硫酸盐的质量浓度为3％
‑
10％，所述碳酸氢盐的质量浓度为1％
‑
6％，所述柠檬酸的质量浓度为0.1
‑
2.0％。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述精抛抛光液的pH值为5
‑
6。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的方法，其特征在于，所述精抛抛光液由三聚磷酸盐、硫代硫酸盐、碳酸氢盐、柠檬酸和水组成；优选地，所述精抛抛光液的制备方法包括以下步骤：向水中依次加入三聚磷酸钠、硫代硫酸纳、碳酸氢钠和柠檬酸，溶解，将pH值控制在5
‑
6之间，制得所述精抛抛光液。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在精抛时，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏，伍文峰，
申请(专利权)人：珠海鼎泰芯源晶体有限公司，
类型：发明
国别省市：