[发明专利]一种用于GaAs晶片的粗抛光溶液和粗抛光方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于GaAs晶片的机械化学粗抛光溶液和一种机械化学粗抛光方法。

背景技术

GaAs由元素周期表中ⅢA族元素镓(Ga)与ⅤA族元素砷(As)化合而成，是继锗、硅后发展起来的一族重要半导体材料。砷化镓晶体的一些性能比锗、硅更优越，例如，其电子迁移率约为硅的6倍，可在更高的频率下工作，是制造高速集成电路和高速电子器件的理想材料。砷化镓单晶片主要应用于微波和毫米波通信领域，如移动电话、卫星广播、雷达系统及其他国防尖端电子产品。因其良好的光电性能，还大量应用于制造激光器和发光二极管。随着技术的不断发展和用途的不断扩大，用户对产品的质量要求越来越高，同时对成本也提出了更高的要求。因此，生产企业需要不断提高产品质量，降低生产成本，同时，减少因抛光溶液中氯元素的挥发而带来的环境污染。

GaAs晶片首先是使用金属锯或线状锯等将GaAs晶锭切成片，再通过研磨、机械化学粗抛光和化学精抛光等工序完成加工过程(参见Japanese Patent Laid-Open No.2002-18705，2005-264057，11-283943，US 2008/0194182A1)，最终通过专业清洗、包装后提供给用户。提供给用户的GaAs晶片，其主面象镜子一样光滑明亮，并且其物理性能达到一定的要求。然后，用户在晶片表面上沉积一定厚度的各种单晶层，即单晶衬底的器件外延层，从而制备出不同功能的器件。

在机械化学粗抛光和化学精抛光过程中，分别采用不同的抛光溶液，其中在机械化学粗抛光过程中，采用的抛光溶液称为机械化学粗抛光溶液。

机械化学粗抛光的原理是：利用机械化学粗抛光溶液对晶片腐蚀，并利用机械化学粗抛光溶液中的硅溶胶的机械作用，将腐蚀物去掉，从而得到适合化学精抛要求的、高平整度、高表面指标的晶片。这会使化学精抛光，在掉量(抛光过程中从晶片上去除的厚度)很少的情况下就能达到客户的要求。机械化学粗抛光后的晶片质量，直接影响着化学精抛光晶片的一次成品率(yield)。由于晶片需要机械化学粗抛光过程去除的厚度较多，其机械化学粗抛光过程所消耗的成本较大，占整个抛光过程(即所有粗抛光和精抛光过程)的90％左右，同时，机械化学粗抛光时间较长。因而，晶片的机械化学粗抛光过程十分重要。

美国专利申请2008/0194182A1公开的方法中，GaAs晶片先用含有机氯和硅溶胶和20-31％三聚磷酸钠的机械化学粗抛光溶液实施粗抛，再调整上述抛光溶液的三聚磷酸钠为13-19％再完成精抛。

因此，如果能够选用更合适的机械化学粗抛光溶液对GaAs晶片进行机械化学粗抛光，将有助于提高GaAs晶片的平整度质量、提高晶片表面镜面质量，同时达到降低机械化学粗抛光作业成本，以及改善对环境带来不良影响的作用。

发明内容

本发明提供一种用于GaAs晶片的机械化学粗抛光溶液，除水以外，包括二氯代异氰尿酸盐、磺酸盐、焦磷酸盐、碳酸氢盐和硅溶胶。

本发明还提供一种用于GaAs晶片的机械化学粗抛光方法，包括在一种机械化学粗抛光设备中，使用下列抛光溶液对晶片实施机械化学粗抛光：所述机械化学粗抛光溶液除水以外，包括二氯代异氰尿酸盐、磺酸盐、焦磷酸盐、碳酸氢盐和硅溶胶。

采用本发明的溶液和抛光方法，可以减少GaAs晶片的划伤、提高平整度质量、提高晶片表面镜面质量，同时达到降低机械化学粗抛光作业成本，降低对环境的影响。

附图说明

图1为用于本发明机械化学粗抛光方法的设备的一个实例；

图2为通过本发明机械化学粗抛光方法所获产品一例的平整度数据之翘曲度(Warp)分布图；

图3为通过本发明机械化学粗抛光方法所获产品一例的平整度之总体厚度变化(TTV)图；

图4为通过本发明机械化学粗抛光方法所获产品一例的平整度之局部厚度变化(LTV)图；

图5为通过本发明机械化学粗抛光方法所获产品一例的平整度数据之弯曲度(BOW)分布图；

图6为通过本发明机械化学粗抛光方法所获产品一例的掉量速率分布图。

具体实施方式

本发明用于GaAs晶片的机械化学粗抛光溶液，除水以外，包括二氯代异氰尿酸盐、磺酸盐、焦磷酸盐、碳酸氢盐和硅溶胶。

在本发明的一种优选实施方案中，除水以外，按重量百分比计，机械化学粗抛光溶液中含二氯代异氰尿酸盐8.0-22.0％、磺酸盐0.01-0.30％、焦磷酸盐4.5-19.0％、碳酸氢盐3.0-13.0％和硅溶胶55.0-72.0％。