[发明专利]一种高效稳定的锗单晶片腐蚀工艺

说明书

本发明公开了一种可以高效稳定腐蚀锗单晶片的腐蚀工艺。将锗单晶片浸入NH₄OH：H₂O₂：HF：DIW=1：2：3：5的腐蚀液中，其中氢氟酸、过氧化氢和氢氧化铵的质量浓度分别为40±1%、30±1%和25±1%，搅拌均匀，腐蚀液温度保持在50℃‑53℃，每次将10片锗单晶片浸入腐蚀液顺时针转动3min20s~3min40s，可去除厚度16μm‑18μm。本腐蚀工艺中的腐蚀液腐蚀速度高效稳定，且腐蚀液温度、有效成分波动小，工艺条件易于控制，腐蚀后锗片表面一致均匀、无腐蚀坑，质量好，适用于批量生产。

技术领域

本发明属于半导体材料加工领域，特别涉及一种高效稳定的锗单晶片腐蚀工艺。

背景技术

锗单晶片是一种重要的半导体材料，大量应用在红外光学器件、核辐射探测器、微电子芯片技术、航空航天太阳能电池衬底等多个领域。湿法化学腐蚀是锗单晶片化学腐蚀加工的主要方法之一，目前常用的H₂O₂/HF腐蚀工艺是锗单晶片化学腐蚀加工中广泛使用的方法之一，具有去除锗片表面损伤层，释放应力等作用，其缺点是在腐蚀中温度变化较快，腐蚀速率不稳定，腐蚀液成分变化较快，在批量生产过程中难以控制，产品的一致性较差。因此发明一种新的腐蚀工艺，要求反应过程中腐蚀液温度平稳、腐蚀速率与溶液成分稳定，提高产品的一致性和稳定性，同时使锗片腐蚀后无腐蚀坑，表面质量好是非常必要的。

发明内容

鉴于H₂O₂/HF腐蚀工艺中存在的问题，本发明提供一种高效稳定的锗单晶片腐蚀工艺，该工艺中的腐蚀液温度平稳、腐蚀速率与溶液成分稳定，同时锗片腐蚀后表面质量好。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种高效稳定的锗单晶片腐蚀工艺，其特征在于：将锗单晶片浸入由氢氧化铵、过氧化氢、氢氟酸和去离子水配制而成的腐蚀液中进行腐蚀，腐蚀时间为3min20s~3min40s，腐蚀温度保持在50℃~53℃；所述腐蚀液中氢氧化铵、过氧化氢、氢氟酸、去离子水的体积比为NH₄OH：H₂O₂：HF：DIW=1：2：3：5。

本发明所述腐蚀液中的氢氟酸、过氧化氢和氢氧化铵的质量浓度分别为氢氟酸40±1%、过氧化氢30±1%、氢氧化铵25±1%。

本发明具有的优点和有益效果是：过氧化氢溶液作氧化剂，氢氟酸一方面作为腐蚀剂，另一方面与氢氧化铵形成氟化铵起缓冲溶液，具有稳定溶液pH值、反应温度和有效成分的作用，从而稳定腐蚀速率，控制腐蚀坑的形成和扩大，改善了锗片表面质量，提高了加工的高效性和稳定性。本方法易于操作，理论原理简单可靠，晶片加工过程高效稳定，经过腐蚀的锗片表面质量满足后期工艺要求，应用于实际生产过程中，工艺参数容易控制，锗片表面均匀一致，无腐蚀坑，具有一定的实用性，适用于批量生产。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明：

实施例：锗片晶向为P100，厚度为420μm，共60片。腐蚀前锗片表面光洁无损伤。

每次将10片锗单晶片浸入由氢氧化铵、过氧化氢、氢氟酸和去离子水配制而成的腐蚀液中进行腐蚀，顺时针转动，腐蚀时间为3min30s，腐蚀温度为50℃开始，腐蚀后使用离心机甩干，可去除厚度16μm -18μm。

腐蚀液中氢氧化铵、过氧化氢、氢氟酸、去离子水的体积比为NH₄OH：H₂O₂：HF：DIW=1：2：3：5。腐蚀液配制完成后搅拌均匀。腐蚀液中的氢氟酸的质量浓度为40%；过氧化氢的质量浓度为30%；氢氧化铵的质量浓度为25%。

本实施例记录了锗片加工过程中腐蚀液温度的变化情况，数据如表1。

表1