[发明专利]一种III-V族半导体晶圆的退火方法

说明书

本发明公开了一种III‑V族半导体晶圆的退火方法，在退火过程的升温阶段，当温度升至温度范围在300℃～350℃的第一温度时，以30℃/min～50℃/min的降温速率进行时间不超过1min的降温，然后再继续升温；在退火过程的降温阶段，当温度降至温度范围在250℃～300℃的第二温度时，以40℃/min～50℃/min的升温速率，进行时间不超过1min的升温，然后再继续降温。相比现有技术，本发明可大幅降低晶圆退火制程中的破损率，从而有效提高产品良率。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种III-V族半导体晶圆的退火方法。

背景技术

III-V族化合物，是元素周期表中III族的B，Al，Ga，In和V族的N，P，As，Sb形成的化合物，通常所说的III-V族半导体是由上述III族和V族元素所形成的两元化合物，其成分化学比为1：1。III-V族化合物半导体材料在光电子器件、光电集成、超高速微电子器件和超高频微波器件及电路上已得到了重要应用，具有广阔前景。目前工业上所使用的III-V族半导体主要为砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）和氮化镓。

III-V族半导体晶圆目前主要应用于LED及LD领域，LED领域工艺发展较成熟，而LD领域的工艺仍存在较多的问题。从工艺稳定性考虑，目前国内LD生产厂家晶圆尺寸主要使用2英寸及3英寸晶圆。相较于小尺寸晶圆，相同设备及人员投入下，4英寸及以上的中、大尺寸晶圆会极大程度上提高产能、降低产品批次间差异性。

因LD工艺过程中涉及到较多的高温工艺，特别是高温退火工艺。工艺过程中晶圆尺寸越大，相同热应力（相比小尺寸晶圆）产生的纵向形变越大，高温退火工艺导致的碎片风险成比例升高，现有退火工艺很难排除碎片风险，尤其是对于4英寸及以上晶圆的退火制程，普遍会产生10%以上的破损率，随着晶圆尺寸的增大，破损率还会进一步增大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有III-V族半导体晶圆退火工艺的不足，提供一种III-V族半导体晶圆的退火方法，可大幅降低晶圆退火制程中的破损率，从而有效提高产品良率。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种III-V族半导体晶圆的退火方法，在退火过程的升温阶段，当温度升至温度范围在300℃～350℃的第一温度时，以30℃/min～50℃/min的降温速率进行时间不超过1min的降温，然后再继续升温；在退火过程的降温阶段，当温度降至温度范围在250℃～300℃的第二温度时，以40℃/min～50℃/min的升温速率，进行时间不超过1min的升温，然后再继续降温。

优选地，其退火工艺的温度曲线具体如下：

S1、以35℃/min～50℃/min的升温速率从室温升温至温度范围在300℃～350℃的第一温度；

S2、以30℃/min～50℃/min的降温速率从第一温度开始进行时间不超过1min的降温；

S3、以10℃/min～20℃/min的升温速率继续升温至温度范围在350℃～450℃的退火温度；

S4、在退火温度下恒温10～15min；

S5、以10℃/min～20℃/min的降温速率从退火温度降温至温度范围在250℃～300℃的第二温度；

S6、以40℃/min～50℃/min的升温速率从第二温度开始进行时间不超过1min的升温；

S7、以35℃/min～50℃/min的降温速率继续降温至室温。

优选地，所述III-V族半导体晶圆为4英寸及以上尺寸的晶圆。

进一步地，所述III-V族半导体晶圆在退火过程中水平放置于由导热系数不大于2瓦/米·度的耐高温材料制成的载片台上，且晶圆底面与载片台台面全面接触。