專利名稱：一種砷化鎵晶片清洗方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體晶片的清洗方法，特別涉及砷化鎵晶片的一種清洗方法。
背景技術：
近年來隨著科學技術的快速發(fā)展，對砷化鎵等□-□族化合物半導體材料制造的半導體激光器、光纖通信用光接收組件、高速和高頻半導體器件的需求越來越緊迫。制備出清潔的砷化鎵晶片表面，是制造這類器件的關鍵。半導體晶片表面最重要的沾污有顆粒、有機物和金屬離子。這些沾污和晶片的沾附可分為物理吸附和化學吸附。
對硅晶片，已經(jīng)有了一套通用清洗工藝，即Kern和Puotinen(RCA Review，pp.187-206，June(1970)，)提出的RCA工藝。如今，硅晶片的清洗工藝雖然有些改進，但大都是以此為基礎。該工藝用氨水、雙氧水水溶液(SC-1)清洗顆粒，用鹽酸、雙氧水水溶液(SC-2)去除金屬，用硫酸、雙氧水水溶液(SC-3)去除有機物。
砷化鎵由于表面化學性質活潑，不能簡單套用硅的清洗工藝。現(xiàn)在普遍使用硫酸、雙氧水水溶液溶液對砷化鎵進行清洗，硫酸、雙氧水、水的體積比為5∶1∶1或8∶1∶1；也有人使用稀的氨水、雙氧水水溶液進行清洗。由于這些溶液對砷化鎵腐蝕作用強，使表面粗糙度變差，甚至破壞拋光表面。到目前為止，還沒有形成一套清洗砷化鎵的標準方法。
新鮮的砷化鎵表面在空氣中很容易氧化生成Ga2O3和As2O3，特別是容易生成Ga2O3，所以氧化層中Ga2O3占大部分，其中夾雜有As原子。研究人員Z.H.Lu和C.Lagarde等(J.Vac.Sci.Technol.A 7，3，1989)研究發(fā)現(xiàn)，富砷的砷化鎵表面其氧化層比較薄，更適合后續(xù)外延生長。所以清洗工藝制備出富砷的砷化鎵表面，相對于化學計量比平衡和富鎵的表面，對后續(xù)外延等工藝更為理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一套可以有效去除砷化鎵拋光片表面顆粒、有機物、金屬等沾污的清洗工藝。采用本發(fā)明方法清洗砷化鎵晶片，不會出現(xiàn)破壞拋光表面的現(xiàn)象。
本發(fā)明的清洗工藝方法包括以下步驟(1)將砷化鎵晶片放入裝有第一溶液的兆聲槽內(nèi)，加兆聲波進行第一次兆聲清洗；(2)取出晶片，用水進行第一次漂洗；(3)漂洗完后，對晶片進行第一次干燥處理；(4)將干燥后的晶片放入紫外臭氧清洗機內(nèi)清洗一段時間；
(5)從紫外臭氧清洗機內(nèi)取出晶片放入裝有第二溶液的兆聲槽內(nèi)，加兆聲波進行第二次兆聲清洗；(6)取出晶片，用水進行第二次漂洗；(7)漂洗完后，對晶片進行第二次干燥處理。
上述步驟(1)中所用第一溶液為堿性水溶液，可以使用無機堿、有機堿和堿性鹽中的一種或者其混合。無機堿包括NaOH、KOH、NH4OH等，有機堿可以是TMAH等，堿性鹽可以是Na2CO3、NaHCO3等，各成份在溶液中的濃度在10ppm到10％之間。
上述步驟(4)中晶片在紫外臭氧清洗機內(nèi)清洗的時間最好在1～15分鐘范圍內(nèi)，可根據(jù)表面沾污的輕重程度調(diào)整。如果表面沾污比較嚴重，可以加長清洗時間，但清洗時間太長，會造成晶片表面粗糙度變差。
上述步驟(5)中所用第二溶液為包含鹽酸、氫氟酸等無機酸或者檸檬酸等有機酸的酸性水溶液，各成份在溶液中的濃度在10ppm到10％之間。
第一次兆聲清洗和第二次兆聲清洗都在15～65□溫度范圍內(nèi)進行，清洗時間為1～10分鐘，所用兆聲波的頻率在600KHz～1000KHz范圍內(nèi)，兆聲波的功率在100～400W范圍內(nèi)。
第一次漂洗和第二次漂洗最好都選用去離子水，并在裝有兆聲的快排槽(QDR)內(nèi)進行。
第一次干燥處理和第二次干燥處理都可用甩干機甩干，或者用異丙醇(IPA)蒸汽干燥。
為了提高清洗效果，第一溶液和第二溶液中都可以加入表面活性劑，離子型或者非離子型均可，濃度在10ppm到10％之間。第一溶液可以一次性使用，也可以循環(huán)過濾后重復使用；第二溶液由于是最終清洗，所以最好一次性使用。
本發(fā)明方法不僅可用于清洗砷化鎵晶片，還可用于清洗其它化合物半導體晶片。
第一溶液對砷化鎵有輕微腐蝕作用，而第二溶液則對砷化鎵的氧化層有腐蝕作用。步驟(1)中在第一溶液和兆聲能量的作用下，可去除大部分顆粒，但仍留有部分有機物和吸附強度比較大的顆粒和金屬離子。通過步驟(4)可將有機物基本去除，并且在晶片表面生成一層氧化層，將吸附的顆粒和金屬離子包裹在氧化層中。步驟(5)中，第二溶液將氧化層腐蝕掉，通過兆聲能量徹底將吸附的顆粒和金屬離子去除。步驟(5)還在砷化鎵表面形成富砷表面，可以直接進行外延生長。
本發(fā)明具有如下有益效果1、可有效去除晶片表面顆粒、金屬、有機物，獲得高度清潔的表面。
2、不破壞晶片表面。
3、表面達到免清洗(Epi-ready)要求。
以下結合具體的實施例對本發(fā)明做進一步的說明。
具體實施例方式
第一實施例本例中，第一溶液為KOH水溶液，濃度為2000ppm，溶液中加有表面活性劑Wako 601，濃度為200ppm；第二溶液為鹽酸溶液，濃度為200ppm，溶液中加有表面活性劑Wako 601，濃度為30ppm。通過以下步驟可完成對晶片的清洗(1)將裝有剛拋光后的4英寸砷化鎵晶片的花籃，放入裝有第一溶液的兆聲槽內(nèi)清洗，溫度30℃，兆聲波頻率為860KHz，功率為300瓦，清洗時間5分鐘。
(2)將花籃放入帶兆聲的快排槽(QDR)內(nèi)進行漂洗，快排3次。
(3)將花籃放入甩干機內(nèi)甩干。
(4)將晶片放入紫外臭氧清洗機內(nèi)清洗，清洗時間為5分鐘。
(5)將裝有晶片的花籃放入裝有第二溶液的兆聲槽內(nèi)清洗，溫度45℃，波頻率為860KHz，兆聲功率300瓦，清洗時間5分鐘。
(6)將花籃放入帶兆聲的快排槽(QDR)內(nèi)進行漂洗，快排3次。
(7)將花籃放入甩干機內(nèi)甩干。
用Tencor 6400表面分析儀對經(jīng)上述步驟清洗后的晶片進行檢測，晶片表面留存的大于0.2微米的顆粒數(shù)平均為21。
第二實施例本例中，第一溶液為NaOH水溶液，濃度為2000ppm，溶液中加有表面活性劑Wako 601，濃度為200ppm；第二溶液為氫氟酸溶液，濃度為2000ppm，溶液中加有表面活性劑Wako 601，濃度為30ppm。通過以下步驟可完成對晶片的清洗(1)將裝有剛拋光后的4英寸砷化鎵晶片的花籃，放入裝有第一溶液的兆聲槽內(nèi)清洗，溫度30℃，兆聲波頻率為860KHz，功率為300瓦，清洗時間5分鐘。
(2)將花籃放入帶兆聲的QDR槽內(nèi)進行漂洗，快排3次。
(3)將晶片用異丙醇(IPA)蒸汽干燥。
(4)將晶片放入紫外臭氧清洗機內(nèi)清洗，清洗時間為5分鐘。
(5)將裝有晶片的花籃放入裝有第二溶液的兆聲槽內(nèi)清洗，溫度45℃，波頻率為860KHz，兆聲功率300瓦，清洗時間5分鐘。
(6)將花籃放入帶兆聲的QDR槽內(nèi)進行漂洗，快排3次。
(7)將花籃放入甩干機內(nèi)甩干。
用Tencor 6400表面分析儀對經(jīng)上述步驟清洗后的晶片進行檢測，晶片表面留存的大于0.2微米的顆粒數(shù)平均為101。
第三實施例本例中，第一溶液為TMAH水溶液，濃度為4000ppm，溶液中加有表面活性劑Wako 601，濃度為200ppm；第二溶液為鹽酸溶液，濃度為200ppm，溶液中加有表面活性劑Wako 601，濃度為30ppm。通過以下步驟可完成對晶片的清洗(1)將裝有剛拋光后的4英寸砷化鎵晶片的花籃，放入裝有第一溶液的兆聲槽內(nèi)清洗，溫度30℃，兆聲波頻率為860KHz，功率為300瓦，清洗時間5分鐘。
(2)將花籃放入帶兆聲的QDR槽內(nèi)進行漂洗，快排3次。
(3)將晶片用異丙醇(IPA)蒸汽干燥。
(4)將晶片放入紫外臭氧清洗機內(nèi)清洗，清洗時間為5分鐘。
(5)將裝有晶片的花籃放入裝有第二溶液的兆聲槽內(nèi)清洗，溫度45℃，波頻率為860KHz，兆聲功率300瓦，清洗時間5分鐘。
(6)將花籃放入帶兆聲的QDR槽內(nèi)進行漂洗，快排3次。
(7)將晶片用異丙醇(IPA)蒸汽干燥。
用Tencor 6400表面分析儀對經(jīng)上述步驟清洗后的晶片進行檢測，晶片表面留存的大于0.2微米的顆粒數(shù)平均為206。
權利要求
1.一種砷化鎵晶片清洗方法，其特征在于包括以下步驟(1)將砷化鎵晶片放入裝有第一溶液的兆聲槽內(nèi)，加兆聲波進行第一次兆聲清洗；(2)取出晶片，用水進行第一次漂洗；(3)漂洗完后，對晶片進行第一次干燥處理；(4)將干燥后的晶片放入紫外臭氧清洗機內(nèi)清洗一段時間；(5)從紫外臭氧清洗機內(nèi)取出晶片放入裝有第二溶液的兆聲槽內(nèi)，加兆聲波進行第二次兆聲清洗；(6)取出晶片，用水進行第二次漂洗；(7)漂洗完后，對晶片進行第二次干燥處理；所述步驟(1)中所用第一溶液為堿性水溶液，所述步驟(5)中所用第二溶液為酸性水溶液。
2.根據(jù)權利要求1所述的砷化鎵晶片清洗方法，其特征在于，所述第一溶液是無機堿、有機堿和堿性鹽中的一種或者其混合的水溶液；無機堿可以是NaOH、KOH或NH4OH，有機堿可以是TMAH，堿性鹽可以是Na2CO3或NaHCO3，各成份在溶液中的濃度在10ppm到10％之間；所述第二溶液是無機酸或有機酸的水溶液；無機酸可以是鹽酸或氫氟酸，有機酸可以是檸檬酸，各成份在溶液中的濃度在10ppm到10％之間。
3.根據(jù)權利要求2所述的砷化鎵晶片清洗方法，其特征在于，第一溶液和第二溶液中都可以加入離子型或者非離子型表面活性劑，濃度在10ppm到10％之間。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的砷化鎵晶片清洗方法，其特征在于，第一次兆聲清洗和第二次兆聲清洗都在15～65□溫度范圍內(nèi)進行，清洗時間為1～10分鐘，所用兆聲波的頻率在600KHz～1000KHz范圍內(nèi)，兆聲波的功率在100～400W范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權利要求4所述的砷化鎵晶片清洗方法，其特征在于，第一次漂洗和第二次漂洗都選用去離子水，并在裝有兆聲的快排槽內(nèi)進行；晶片在紫外臭氧清洗機內(nèi)清洗的時間在1～15分鐘范圍內(nèi)；第一次干燥處理和第二次干燥處理都可用甩干機甩干，或者用異丙醇蒸汽干燥。
6.根據(jù)權利要求5所述的砷化鎵晶片清洗方法，其特征在于，第一溶液為KOH水溶液，濃度為2000ppm，溶液中加有表面活性劑Wako 601，濃度為200ppm；第二溶液為鹽酸溶液，濃度為200ppm，溶液中加有表面活性劑Wako 601，濃度為30ppm；第一次兆聲清洗在溫度30℃下清洗時間5分鐘，兆聲波頻率為860KHz，功率為300瓦；晶片在紫外臭氧清洗機內(nèi)清洗時間為5分鐘；第二次兆聲清洗在溫度45℃下清洗時間5分鐘，兆聲波頻率為860KHz，功率為300瓦；第一次干燥處理和第二次干燥處理都用甩干機甩干。
7.根據(jù)權利要求5所述的砷化鎵晶片清洗方法，其特征在于，第一溶液為NaOH水溶液，濃度為2000ppm，溶液中加有表面活性劑Wako 601，濃度為200ppm；第二溶液為氫氟酸溶液，濃度為2000ppm，溶液中加有表面活性劑Wako 601，濃度為30ppm；第一次兆聲清洗在溫度30℃下清洗時間5分鐘，兆聲波頻率為860KHz，功率為300瓦；晶片在紫外臭氧清洗機內(nèi)清洗時間為5分鐘；第二次兆聲清洗在溫度45℃下清洗時間5分鐘，兆聲波頻率為860KHz，功率為300瓦；第一次干燥處理用異丙醇蒸汽干燥，第二次干燥處理用甩干機甩干。
8.根據(jù)權利要求5所述的砷化鎵晶片清洗方法，其特征在于，第一溶液為TMAH水溶液，濃度為4000ppm，溶液中加有表面活性劑Wako 601，濃度為200ppm；第二溶液為鹽酸溶液，濃度為200ppm，溶液中加有表面活性劑Wako 601，濃度為30ppm；第一次兆聲清洗在溫度30℃下清洗時間5分鐘，兆聲波頻率為860KHz，功率為300瓦；晶片在紫外臭氧清洗機內(nèi)清洗時間為5分鐘；第二次兆聲清洗在溫度45℃下清洗時間5分鐘，兆聲波頻率為860KHz，功率為300瓦；第一次干燥處理和第二次干燥處理都用異丙醇蒸汽干燥。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種砷化鎵晶片清洗方法，包括以下基本步驟(1)采用第一溶液進行第一次兆聲清洗；(2)第一次漂洗；(3)第一次干燥處理；(4)用紫外臭氧清洗機清洗；(5)采用第二溶液進行第二次兆聲清洗；(6)第二次漂洗；(7)第二次干燥處理。第一溶液為堿性水溶液，對砷化鎵有輕微腐蝕作用；第二溶液為酸性水溶液，對砷化鎵的氧化層有腐蝕作用。本發(fā)明通過步驟(1)可去除大部分顆粒，通過步驟(4)可將有機物基本去除，通過步驟(5)可徹底將吸附的顆粒和金屬離子去除，并在砷化鎵表面形成富砷表面，可以直接進行外延生長。采用本發(fā)明方法清洗砷化鎵拋光片，不會出現(xiàn)破壞拋光表面的現(xiàn)象。
文檔編號B08B3/00GK1787178SQ20041009684
公開日2006年6月14日 申請日期2004年12月8日 優(yōu)先權日2004年12月8日
發(fā)明者徐永寬, 楊洪星, 劉春香, 呂菲 申請人:中國電子科技集團公司第四十六研究所