[发明专利]化合物半导体晶片清洗方法

说明书

技术领域

本发明涉及化合物半导体晶片的清洗方法，尤其是III-V族化合物-例如砷化镓(GaAs)-半导体晶片的清洗方法。

背景技术

以砷化镓(GaAs)为代表的III-V族化合物(即由第III族和第V族元素组成的化合物)半导体材料由于其独特的电学性能，在卫星通讯、微波器件、激光器件和发光二极管等领域有十分广泛的应用。异质结双极晶体管(HBT)、高电子迁移率晶体管(HEMT)、LED等器件的制作需要在高质量的衬底表面用分子束外延(MBE)或有机金属化合物气相外延技术(MOCVD)生长量子阱结构。随着半导体器件制作工艺的不断完善，器件尺寸越来越小，利用效率越来越高，半导体衬底的质量尤其是晶片表面的质量对器件的可靠性和稳定性的影响也越来越大。

清洗步骤是晶片加工过程中最后一道，也是获得高质量表面的关键的工序。其目的是要去除前道工序的各种残留物质，获得新鲜洁净的表面，为后续的生产提供基础。针对化合物半导体的清洗，目前还基本上采用已经成熟的半导体硅单晶片的清洗技术，即RCA(RadioCorporation of America)于1970年研发出的氨水、过氧化氢和水(APM或SC-1)体系和盐酸、过氧化氢和水(HPM或SC-2)体系，同时辅以各种物理机械的作用达到洁净的目的。

砷化镓为二元化合物半导体，其材料物理化学特性与单质的硅单晶有很大不同。砷化镓表面由Ga和As原子组成，由于砷和镓的化学性质不同，造成表面反应特点不同，其自然氧化层中含有三氧化二镓(Ga₂O₃)、三氧化二砷(As₂O₃)、五氧化二砷(As₂O₅)以及少量单质砷(As)。常用的SC-1和SC-2对砷化镓的腐蚀作用非常明显，因此简单套用硅晶片的清洗方法，容易出现表面粗糙(发雾)，腐蚀不均匀，外来颗粒富集等现象。这种表面在后续的外延应用中会造成外延层无法正常生长，结构异常，缺陷增多等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种III-V族化合物半导体晶片的清洗方法，该方法包括以下步骤：

1.在不高于20℃的温度下，用稀释氨水、过氧化氢和水体系处理晶片；

2.用去离子水冲洗晶片；

3.用一种氧化剂处理晶片；

4.用去离子水冲洗晶片；

5.用一种稀酸或稀碱溶液处理晶片；

6.用去离子水冲洗晶片；

7.使得到的晶片干燥。

本发明的方法可以改善晶片表面的清洁度、微观粗糙度及均匀性。

具体实施方式

本发明提供一种III-V族化合物半导体晶片清洗方法，该方法包括以下步骤：

1.在不高于20℃的温度下，用稀释氨水、过氧化氢和水体系处理晶片；

2.用去离子水冲洗晶片；

3.用一种氧化剂处理晶片；

4.用去离子水冲洗晶片；

5.用一种稀酸或稀碱溶液处理晶片；

6.用去离子水冲洗晶片；

7.使得到的晶片干燥。

在一个具体的优选实施方案中，该方法包括以下步骤：

1.在不高于20℃的温度下，用稀释氨水、过氧化氢和水体系处理晶片；

2.用去离子水冲洗晶片；

3.在不高于30℃的温度下，用一种氧化剂处理晶片；

4.用去离子水冲洗晶片；

5.在不高于30℃的温度下，用一种稀酸或稀碱溶液处理晶片；

6.用去离子水冲洗晶片；

7.使得到的晶片干燥。

在本发明中，如无另外说明，则所有的浓度百分比均按重量计。氨水、过氧化氢、氧化剂、酸和碱等的浓度均基于其纯物质计算。