專利名稱：磷化銦單晶片的拋光工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種半導(dǎo)體晶片加工技術(shù)，具體地說涉及一種磷化銦單晶片的拋光工藝。
典型的磷化銦基光電子器件包括激光器、探測器、波導(dǎo)器材和抗輻射太陽能電池等；微電子器件包括高電子遷移率晶體管(HEMT)、異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)、毫米波和微波電路及高速數(shù)字集成電路等。
隨著磷化銦晶體材料的廣泛應(yīng)用及器件微型化的發(fā)展趨勢，人們對(duì)晶片的表面質(zhì)量提出了更高的要求。硅(Si)和砷化鎵晶片的拋光工藝已經(jīng)得到了較好解決，但同樣的工藝卻不能應(yīng)用于磷化銦晶片的拋光，這是因?yàn)榱谆煵牧系奈锢硇阅?比如脆性強(qiáng)，硬度小等)所決定的。采用純機(jī)械拋光方法時(shí)，在堿性拋光液的作用下，拋光面的表面質(zhì)量較差，拋光速度也很慢(電子材料，Vol.26，No.1，1997，P34-36SiO2磨料對(duì)InP晶片鏡面拋光的影響，Yuji Morisawa等)。若采用腐蝕性較弱的介質(zhì)作為化學(xué)拋光液時(shí)，盡管拋光后晶片的表面質(zhì)量較好，但拋光速度卻很慢，每小時(shí)約3-5um。而采用腐蝕性強(qiáng)的化學(xué)拋光液，如溴甲醇、次氯酸鈉或次氯酸鉀等，拋光速度雖然可以明顯提高，每小時(shí)約為50-60um，但對(duì)整個(gè)拋光盤和拋光墊同樣產(chǎn)生強(qiáng)烈的腐蝕作用，并且這種腐蝕性連同拋光過程中產(chǎn)生的溴氣(Br2)或氯氣(Cl2)不利于現(xiàn)場工作人員的操作(應(yīng)用表面科學(xué)，92(1996)，P147-150，次氯酸鈉與InP晶片的鏡面拋光，Y.Morisawa等)。因此，組成拋光液的氧化劑和酸性介質(zhì)的選擇就顯出其重要性。此外，拋光過程中晶片所隨承受的機(jī)械壓力也是影響拋光速度和質(zhì)量的重要因素。
化學(xué)拋光液是決定磷化銦晶片拋光速度和拋光質(zhì)量的關(guān)鍵因素。它由強(qiáng)氧化劑和酸性pH值調(diào)節(jié)劑兩部分組成。使用強(qiáng)氧化劑的作用是使晶片的表面形成一層質(zhì)軟的氧化層，在拋光過程中易于逐漸剝離。從理論上講，氧化劑可以選擇任何具有強(qiáng)氧化性的化學(xué)介質(zhì)，例如化合物高錳酸鉀(KmnO4)、重鉻酸鉀(K2Cr2O7)、過氧化氫(H2O2)、堿金屬次氯酸鹽以及氣態(tài)單質(zhì)氟(F2)、氧(O2)、氯(Cl2)和溴(Br2)，但在實(shí)際應(yīng)用中，必須考慮這些氧化劑對(duì)拋光設(shè)備本身是否具有強(qiáng)烈的侵蝕作用，是否具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)和是否具有實(shí)際可操作性等。例如選用堿金屬次氯酸鹽(次氯酸鈉、次氯酸鉀)作為氧化劑時(shí)，一是這種溶液會(huì)出現(xiàn)明顯的分層現(xiàn)象，二是它會(huì)侵蝕拋光墊，使拋光墊變硬、掉塊等，從而不適用于有間斷性的中小批量拋光作業(yè)。同樣道理酸性pH值調(diào)節(jié)劑的選擇也要作上述考慮，可選擇一些弱酸如乳酸(C3H6O3)、冰醋酸(CH3COOH)、檸檬酸(C6H8O7)、硼酸(H3BO3)和碳酸(H2CO3)等。美國專利4428795曾公開了使用次氯酸鹽和羧酸類的乳酸組成化學(xué)拋光液，使用乳酸的主要作用是為了讓其和次氯酸鹽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氯氣和二氧化碳。但由于該專利采用了含氯的次氯酸鹽，因此從根本上來說，仍然帶有前面所述的不利之足和局限性。
本發(fā)明采用的拋光設(shè)備與拋光硅片及砷化鎵晶片的設(shè)備相同，這些設(shè)備配有可以精確調(diào)節(jié)拋光液流速的流量并提供了較寬的壓力選擇范圍。選用上述化學(xué)拋光液拋光時(shí)壓力為0.25-0.65Kg/cm2。
本發(fā)明采用的機(jī)械拋光液為已有產(chǎn)品，從事拋光工作的專業(yè)人員都能夠選擇合適的機(jī)械拋光液。這種機(jī)械拋光液可以選擇膠態(tài)二氧化硅懸浮液(Colloidal Silica)，呈堿性，大多為乳白色。
實(shí)施例1機(jī)械拋光液為美國Rodel公司生產(chǎn)的NALCO2360膠態(tài)二氧化硅懸浮液，濃度為300-700克/升，本實(shí)施例采用的濃度為500克/升；化學(xué)拋光液中氧化劑為過氧化氫，本發(fā)明選擇一些弱酸如乳酸(C3H6O3)、冰醋酸(CH3COOH)、檸檬酸(C6H8O7)、硼酸(H3BO3)或碳酸(H2CO3)為酸性pH值調(diào)節(jié)劑，在其它拋光條件相同的前提下，上述各種弱酸作為化學(xué)拋光液的酸性pH值調(diào)節(jié)劑的拋光效果基本一樣，其中拋光速度較理想的首選乳酸。對(duì)此，本實(shí)施例只列舉乳酸為例，上述其余的弱酸就不再舉例贅述；化學(xué)拋光液的濃度分別為過氧化氫100-150克/升，本實(shí)施例采用100克/升，調(diào)節(jié)乳酸的用量，使拋光液的pH2-3；在基盤上熱壓膠固定2英寸磷化銦(100)的圓晶片，將基盤緊固在拋光頭上并向下落至拋光盤，用水沖洗拋光盤，開動(dòng)主電機(jī)后逐步加壓，數(shù)分鐘后關(guān)閉水源，拋光盤的轉(zhuǎn)速為80轉(zhuǎn)/分鐘，拋光壓力為0.25-0.65公斤/平方厘米，本實(shí)施例為0.30公斤/平方厘米；關(guān)閉水源后開始使用機(jī)械拋光液和化學(xué)拋光液，這兩種拋光液的流量控制在30-60毫升/分鐘，本實(shí)施例為50毫升/分鐘；拋光速度每小時(shí)為20-40um，拋光質(zhì)量為優(yōu)良鏡面、無桔皮、無白霧。
拋光前應(yīng)注意粗拋與細(xì)拋時(shí)選擇的拋光墊時(shí)不一樣的。若經(jīng)內(nèi)圓切割機(jī)切割后晶片的表面平整度較好，可以考慮直接進(jìn)行細(xì)拋加工；反之當(dāng)切割后晶片的表面質(zhì)量較差時(shí)，比如殘留有較深的切痕和凹坑時(shí)，則必須先進(jìn)行磨片和粗拋，然后再進(jìn)行細(xì)拋；由于磷化銦晶體的物理性質(zhì)不同于單晶硅和砷化鎵，所以在拋光過程中須注意拋光壓力的選擇，否則會(huì)引起或加深晶片亞表面的損傷層。
權(quán)利要求
1.一種磷化銦單晶片的拋光工藝，包括使用拋光設(shè)備對(duì)磷化銦單晶片拋光，化學(xué)拋光液由強(qiáng)氧化劑和酸性pH值調(diào)節(jié)劑組成，其特征在于，強(qiáng)氧化劑為過氧化氫，酸性pH調(diào)節(jié)劑為乳酸、冰醋酸或檸檬酸等，其中首選為乳酸。
2.如權(quán)利要求1所述的磷化銦單晶片的拋光工藝，其特征在于，所述化學(xué)拋光液的濃度分別為過氧化氫100-150克/升，酸性pH值調(diào)節(jié)劑60-100克/升。
3.如權(quán)利要求1所述的磷化銦單晶片的拋光工藝，其特征在于，所述化學(xué)拋光液的pH＝2-3。
4.如權(quán)利要求1所述的磷化銦單晶片的拋光工藝，其特征在于，所述單晶片的拋光壓力為0.25-0.65公斤/平方厘米。
全文摘要
本發(fā)明提供一種磷化銦單晶片的拋光工藝。采用的化學(xué)拋光液由強(qiáng)氧化劑和酸性pH值調(diào)節(jié)劑組成，其中強(qiáng)氧化劑為過氧化氫，其濃度為100－150克/升，酸性pH值調(diào)節(jié)劑為乳酸(C
文檔編號(hào)C23F1/10GK1402309SQ01120368
公開日2003年3月12日 申請(qǐng)日期2001年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月20日
發(fā)明者董宏偉, 趙有文, 楊子祥, 焦景華 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所