一种改善砷化镓晶片表面质量的清洗方法与流程

1.本发明涉及半导体材料清洗领域，特别是涉及一种改善砷化镓晶片表面质量的清洗方法。


背景技术：

2.砷化镓晶片作为一种基本的半导体材料，应用广泛，其制造商也不断地从各个方面对其作改进，以满足乃至引领不同的应用。
3.kern和puotinen在20世纪60年代提出了一种主要用于硅晶片清洗的rca工艺，即一种化学湿法清洗工艺，此工艺主要依靠酸、碱溶剂、表面活性剂和水组成清洗液，通过溶解、氧化和腐蚀晶片表面有机物、颗粒及金属离子污染等，以获得洁净的晶片表面。现行硅晶片清洗工艺也大都以此为基础发展起来，如sc1（氨水、双氧水和水体系）清洗颗粒、sc2(盐酸、双氧水水溶液)去除金属离子、sc3（硫酸、双氧水水溶液）清洗有机物。
4.砷化镓晶片表面化学性质活泼，应用领域广，外延器件对砷化镓晶片表面的洁净要求越来越高，仅靠简单的套用硅晶片清洗工艺难于实现。目前常规的砷化镓晶片的表面清洗中以sc1溶液为主，这种清洗溶液对于去除表面颗粒作用显著，但仅依靠此工艺对晶片表面残留的抛光药、脏污、粘胶及金属离子的去除效果不太理想。到目前为止，对砷化镓晶片的清洗尚没有形成一套标准方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种有效改善药水、脏污及粘胶缺陷的晶片清洗方法。采用本发明处理的砷化镓晶片可有效提高清洗合格率，并且不会破坏抛光表面。
6.本发明提供了一种改善砷化镓晶片表面质量的清洗方法，包括以下步骤：s1将抛光结束的砷化镓晶片浸于有机溶液中清洗；s2取出清洗后的晶片，置于溢流槽中冲洗；s3将冲洗结束后晶片浸于第一碱液中清洗；s4将步骤s3处理后的晶片置于溢流槽中冲洗；s5将步骤s4冲洗结束后晶片浸于第二碱液中清洗；s6将步骤s5处理后的晶片冲水后干燥。
7.进一步的，有机溶液为丙酮水溶液、乙醇或乙醇水溶液，清洗时间1至3min，温度在10至25c
°
；第一碱液为koh或naoh溶液,其中koh或naoh的质量浓度10至20%，温度在10至25c
°
，腐蚀清洗时间1至3min；第二碱液由氨水、过氧化氢和水组成，其中氨水质量浓度在15至25%，过氧化氢质量浓度5至15%，腐蚀清洗时间1至3min，温度在10至25c
°
。
8.进一步的，晶片在有机溶液、第一碱液和第二碱液清洗方法可以是匀速晃动、超声波辅助或者兆声波辅助清洗。
9.进一步的，步骤s2和s4中溢流槽冲洗，冲洗水为去离子水，冲洗时间2至4min。
10.进一步的，步骤s6中干燥方法为通热氮气旋转甩干机干燥，干燥时间为8至10min。
11.本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：可以有效改善晶片表面药水、脏污、颗粒及粘胶缺陷，获得高洁净表面。可获得表面免清洗晶片，达到epi-ready要求。
12.附图说明
13.图1为改善砷化镓晶片表面质量的清洗方法流程图；图2为现有技术中清洗后的砷化镓晶片表面照片；图3为现有技术中清洗后的砷化镓晶片在candela cs20表面分析设备扫描下照片图；图4为现有技术中清洗后的砷化镓晶片在candela cs20表面分析设备表面颗粒检测图；图5为改善砷化镓晶片表面质量的清洗方法清洗后的砷化镓晶片表面照片；图6为改善砷化镓晶片表面质量的清洗方法清洗后的砷化镓晶片在candela cs20表面分析设备扫描下照片图；图7为改善砷化镓晶片表面质量的清洗方法清洗后的砷化镓晶片在candela cs20表面分析设备表面颗粒检测图。
具体实施方式
14.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
15.如图1所示，本发明提供了一种改善砷化镓晶片表面质量的清洗方法，包括以下步骤：s1将抛光结束的砷化镓晶片浸于有机溶液中清洗；s2取出清洗后的晶片，置于溢流槽中冲洗；s3将冲洗结束后晶片浸于第一碱液中清洗；s4将步骤s3处理后的晶片置于溢流槽中冲洗；s5将步骤s4冲洗结束后晶片浸于第二碱液中清洗；s6将步骤s5处理后的晶片冲水后干燥。
16.优选的，有机溶液为丙酮水溶液、乙醇或乙醇水溶液，清洗时间1至3min，温度在10至25c
°
；第一碱液为koh或naoh溶液,其中koh或naoh的质量浓度10至20%，温度在10至25c
°
，腐蚀清洗时间1至3min；第二碱液由氨水、过氧化氢和水组成，其中氨水质量浓度在15至25%，过氧化氢质量浓度5至15%，腐蚀清洗时间1至3min，温度在10至25c
°
。
17.优选的，晶片在有机溶液、第一碱液和第二碱液清洗方法可以是匀速晃动、超声波
辅助或者兆声波辅助清洗。
18.优选的，步骤s2和s4中溢流槽冲洗，冲洗水为去离子水，冲洗时间2至4min。
19.优选的，步骤s6中干燥方法为通热氮气旋转甩干机干燥，干燥时间为8至10min。
20.现有技术中通过以下工艺对晶片完成清洗：将装有精抛后的6英寸砷化镓晶片9片的卡塞，置于有机溶液保证晶片全部浸于有机溶液内，溶液温度15c
°
，清洗通过人工来回晃动卡塞完成，清洗时间1min；将卡塞置于溢流槽内进行漂洗，快排2次，溢流冲洗时间2min；将上一步处理的卡塞置于第二碱液槽中清洗，碱液温度15c
°
，清洗通过人工来回晃动卡塞完成，清洗时间1min；将上一步处理的卡塞置于溢流槽内进行漂洗，快排2次，之后将卡塞置于甩干机内甩干。
21.无第一碱液清洗及清洗后溢流处理步骤。有机溶液为乙醇水溶液，乙醇质量浓度在90%以上；碱性溶液为氨水、过氧化氢和水，氨水质量浓度15%，过氧化氢质量浓度5%。清洗后的砷化镓晶片表面照片如图2所示，清洗后的砷化镓晶片在candelacs20表面分析设备扫描下照片如图3所示，清洗后的砷化镓晶片在candela cs20表面分析设备表面颗粒检测图如图4所示，6片表面可见脏污、药水缺陷。
22.实施例1本实施例中，有机溶液为乙醇水溶液，乙醇质量分数在90%以上；第一碱性溶液为koh溶液，koh的质量浓度10%；第二碱性溶液为氨水、过氧化氢和水体系，氨水质量浓度15%，过氧化氢质量浓度5%。通过以下工艺对晶片完成清洗：将装有精抛后的6英寸砷化镓晶片9片的卡塞，置于有机溶液中，保证晶片全部浸于有机溶液内，溶液温度15c
°
，清洗通过人工来回晃动卡塞完成，清洗时间1min；将卡塞置于溢流槽内进行漂洗，快排2次，溢流冲洗时间2min；将上一步处理的卡塞置于第一碱液槽中清洗，碱液温度15c
°
，清洗通过人工来回晃动卡塞完成，清洗时间1min；将上一步处理的卡塞置于溢流槽内进行漂洗，快排2次，溢流冲洗时间2min；将上一步处理的卡塞置于第二碱液槽中清洗，碱液温度15c
°
，清洗通过人工来回晃动卡塞完成，清洗时间1min；将上一步处理的卡塞置于溢流槽内进行漂洗，快排2次，之后将卡塞置于甩干机内甩干。
23.清洗后的砷化镓晶片表面照片如图5所示，清洗后的砷化镓晶片在candela cs20表面分析设备扫描下照片如图6所示，清洗后的砷化镓晶片在candela cs20表面分析设备表面颗粒检测图如图7所示，9片表面均匀亮度正常，未发现脏污、药水及粘胶缺陷。
24.实施例2本实施例中，有机溶液为乙醇，乙醇质量浓度在98%以上；第一碱性溶液为naoh溶液，naoh的质量浓度20%；第二碱性溶液为氨水、过氧化氢和水体系，氨水质量浓度15%，过氧化氢质量浓度5%。通过以下工艺对晶片完成清洗：将装有精抛后的4英寸砷化镓晶片12片的卡塞，置于有机溶液中，保证晶片全部浸于有机溶液内，溶液温度15c
°
，清洗通过人工来回晃动卡塞完成，清洗时间1min；
将卡塞置于溢流槽内进行漂洗，快排2次，溢流冲洗时间2min；将上一步处理的卡塞置于第二碱液槽中清洗，碱液温度15c
°
，清洗通过人工来回晃动卡塞完成，清洗时间1min；将上一步处理的卡塞置于溢流槽内进行漂洗，快排2次，溢流冲洗时间2min；将上一步处理的卡塞置于第二碱液槽中清洗，碱液温度15c
°
，清洗通过人工来回晃动卡塞完成，清洗时间1min；将上一步处理的卡塞置于溢流槽内进行漂洗，快排2次，之后将卡塞置于甩干机内甩干。
25.检测后，11片表面均匀亮度正常，未发现脏污、药水及粘胶缺陷，1片划伤。
26.应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

技术特征：
1.一种改善砷化镓晶片表面质量的清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：s1将抛光结束的砷化镓晶片浸于有机溶液中清洗；s2取出清洗后的晶片，置于溢流槽中冲洗；s3将冲洗结束后晶片浸于第一碱液中清洗；s4将步骤s3处理后的晶片置于溢流槽中冲洗；s5将步骤s4冲洗结束后晶片浸于第二碱液中清洗；s6将步骤s5处理后的晶片冲水后干燥。2.根据权利书要求1所述清洗方法，其特征在于，所述有机溶液为丙酮水溶液、乙醇或乙醇水溶液，清洗时间1至3min，温度在10至25c
°
；所述第一碱液为koh或naoh溶液,其中koh或naoh的质量浓度10至20%，温度在10至25c
°
，腐蚀清洗时间1至3min；所述第二碱液由氨水、过氧化氢和水组成，其中氨水质量浓度在15至25%，过氧化氢质量浓度5至15%，腐蚀清洗时间1至3min，温度在10至25c
°
。3.根据权利书要求2所述清洗方法，其特征在于，晶片在有机溶液、第一碱液和第二碱液清洗方法可以是匀速晃动、超声波辅助或者兆声波辅助清洗。4.根据权利书要求1所述方法，其特征在于，步骤s2和s4中溢流槽冲洗，冲洗水为去离子水，冲洗时间2至4min。5.根据权利书要求1所述方法，其特征在于，步骤s6中干燥方法为通热氮气旋转甩干机干燥，干燥时间为8至10min。

技术总结
本发明公开了一种改善砷化镓晶片表面质量的清洗方法，包括以下步骤：将抛光结束的砷化镓晶片浸于有机溶液中清洗；置于溢流槽中冲洗；浸于第一碱液中清洗；置于溢流槽中冲洗；浸于第二碱液中清洗；冲水后干燥。通过本方法处理后可以有效改善晶片表面药水、脏污、颗粒及粘胶缺陷，获得高洁净表面；可获得表面免清洗晶片，达到Epi-ready要求。ready要求。ready要求。


技术研发人员：牛应硕 李有云 刘汉保 韦华 杨春柳 赵茂旭 韩家贤
受保护的技术使用者：云南中科鑫圆晶体材料有限公司
技术研发日：2023.05.29
技术公布日：2023/9/12