[发明专利]一种氮化镓晶体抛光的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体抛光领域，特别是涉及一种氮化镓晶体抛光的方法。

背景技术

第三代半导体材料氮化镓具有禁带宽度大、击穿电场高、热导率大、电子 饱和漂移速度高、介电常数小、抗辐射能力强、化学稳定性高等独特的性能， 它在光显示、光存储、光探测等光电子器件和高温、高频大功率电子等微电子 器件领域有着广阔的应用前景。GaN基器件不仅在民用方面已得到大量应用， 拥有巨大的市场潜力，而且在军事上也有重大应用前景，受到各国军方的极大 重视。

上世纪90年代初中期，GaN基蓝、紫光，特别是P型掺杂技术的突破， 为全固态全色显示和白光照明技术的迅速发展，打下了基础。目前，高亮度 GaN基蓝、绿光二极管(LED)已形成高技术产业，2002年GaN基LED的世 界市场已达18亿美元，并以年50％的速度增长，市场潜力巨大。大功率、超 高亮度GaN基蓝、紫光LED制造技术的突破，将触发照明光源的革命，受到 世界各国的重视，研究工作突飞猛进，日新月异。此外，GaN材料也被广阔的 应用于LD(Laser disc，镭射影碟)、UV(紫外线)探测器、HEMT(High Electron Mobility Transistor，高电子迁移率晶体管)等方面。

制约GaN基器件性能及可靠性提高的关键问题是缺乏高平整度和高表面 光滑度的衬底材料。目前GaN材料的生长方法主要是MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，金属有机化学气相沉积)法和HVPE(Hydride vapor phase epitaxy，氢化物气相外延)法。用MOVCVD法生长的氮化镓薄膜表面 平整度和粗糙度比较好，可以在制备器件方面直接应用，但MOCVD法生长速 度太慢，只能用来生长薄膜；而HVPE法进行氮化镓单晶生长到200μm以上， 所需生长时间长，厚度大，往往出现厚度不均匀情况，并且表面平整度和粗糙 度都很大，不能直接用于制造器件，必须进行抛光，改善表面的平整度和粗糙 度。所以选用一种好的抛光方法是至关重要的。

氮化镓材料的硬度大，化学稳定性高，任何抛光液对它的化学腐蚀作用都 非常小，以往氮化镓的抛光一般采用机械抛光，采用不同型号的金刚石抛光液 进行多次抛光。虽然使用非常细的金刚石进行机械抛光可以得到光亮的表面， 平整度和粗糙度很好，但仍然存在较深的机械损伤层，晶片表面即便看不到划 道，通过在外延炉内高温腐蚀后，会发现表面又出现很多划道。最近有人用反 应离子刻蚀方法(RIE)对氮化镓的Ga面进行处理，以去除表面损伤，得到更 平整的表面。然而，这样的RIE工艺并不理想，因为由于离子轰击，又引入了 新的损伤，表面更不规则，并伴有沾污，这还必须增加氧等离子体清洗工艺， 使得工艺更加复杂化。

化学机械抛光(CMP，Chemical Mechanical Polishing)是化学去除和机械 研磨共同作用的结果，是目前实现各种半导体材料全面平坦化的最佳方法之 一，所以研究GaN材料的化学机械抛光机理是必不可少的，但是氮化镓晶片 正反两面性质不同，N面化学活性高，KOH或NaOH基抛光液抛光，很容易 去掉表面损伤和划道，得到高度平整抛光表面，而Ga面，用KOH或NaOH 基抛光液抛光，基本没有变化。必须设法去掉表面损伤，得到良好抛光的Ga 面。因此，如何提高Ga面的抛光效率，得到良好的抛光表面，是亟待解决的 问题。

发明内容

本发明提供一种有效的改善晶片的表面质量，得到光亮的镜面的氮化镓晶 体抛光的方法，用以解决现有技术中存在氮化镓晶体抛光不佳的问题。

为达上述发明目的，本发明提供一种氮化镓晶体抛光的方法，所述方法包 括以下步骤：

将氮化镓晶片粘贴在石英板上；

用研磨机对粘贴在石英板上的氮化镓晶片进行研磨；

把抛光垫贴在抛光盘上，用环型重物把贴有氮化镓晶片的石英板压在抛光 垫上，使紫外光从环形重物上方透过，照在氮化镓晶片上，对抛光液加热；启 动抛光机，使研磨盘旋转进而带动氮化镓晶片以及环型重物旋转进行抛光；其 中，环型重物的压力为100-500g/cm²。

其中，将氮化镓晶片粘贴在石英板上，具体为：

将石英板在加热器上加热，把蜡均匀的涂抹其上，再把氮化镓晶片粘在蜡 上按实，停止加热，待蜡凝固后，将多余的蜡清除掉，完成贴片。