一种锑化铟晶片化学抛光方法.pdf

本发明提出了一种锑化铟晶片化学抛光方法。其中，机械化学抛光完成后，将粘结有锑化铟晶片的抛光盘倒置于盛有0.005％～10％的溴甲醇化学抛光液的抛光槽内，使得所述锑化铟晶片的表面朝向所述抛光槽的底部并且所述锑化铟晶片浸没于所述溴甲醇化学抛光液中，以进行化学抛光。采用这种化学抛光方法可以明显降低锑化铟晶片表面的粗糙度，去除表面的损伤，提高晶片表面的平滑度。

权利要求书1.  一种锑化铟晶片化学抛光方法，其特征在于，机械化学抛光完成后，将粘结有锑化铟晶片的抛光盘倒置于盛有0.005％～10％的溴甲醇化学抛光液的抛光槽内，使得所述锑化铟晶片的表面朝向所述抛光槽的底部并且所述锑化铟晶片浸没于所述溴甲醇化学抛光液中，以进行化学抛光。2.  根据权利要求1所述的化学抛光方法，其特征在于，所述方法，还包括：抛光盘倒置于抛光槽内之前和化学抛光时，在所述锑化铟晶片的下方搅拌所述溴甲醇化学抛光液。3.  根据权利要求2所述的化学抛光方法，其特征在于，搅拌速度设定为50rpm/s～100rpm/s，并且在所述抛光盘倒置于抛光槽内之前搅拌10～40min。4.  根据权利要求2所述的化学抛光方法，其特征在于，所述抛光盘倒置于所述抛光槽内之前和所述化学抛光时，控制所述溴甲醇化学抛光液的温度为0℃～30℃。5.  根据权利要求1至4中任一项所述的化学抛光方法，其特征在于，所述化学抛光的时间为10s～200s。6.  根据权利要求1至4中任一项所述的化学抛光方法，其特征在于，化学抛光完成后，执行冲洗步骤1：采用温度为0℃～30℃的COMS级甲醇溶液作为第一冲洗液冲洗锑化铟晶片。7.  根据权利要求6所述的化学抛光方法，其特征在于，冲洗步骤1完成后执行冲洗步骤2：使用0℃～30℃的去离子水作为第二冲洗液冲洗所述锑化铟晶片5min～20min。8.  根据权利要求7所述的化学抛光方法，其特征在于，冲洗步骤2完成后，采用氮气吹干锑化铟晶片。9.  根据权利要求7或8所述的化学抛光方法，其特征在于，所述抛光槽流体连通有储液箱，所述第一冲洗液和所述第二冲洗液分别存储于所述储液箱内， 化学抛光完成后，将所述溴甲醇化学抛光液从所述锑化铟晶片的下方排出，并且将所述第一冲洗液从所述抛光盘的上方导入所述抛光槽内，其中所述溴甲醇化学抛光液的流量小于所述第一冲洗液的流量；冲洗步骤1完成后，将所述第一冲洗液从所述锑化铟晶片的下方排出，并且将所述第二冲洗液从所述抛光盘的上方导入所述抛光槽内，其中所述第一冲洗液的流量小于所述第二冲洗液的流量。10.  根据权利要求1所述的化学抛光方法，其特征在于，所述抛光槽的内侧壁的上部设置有向内延伸的凸台以支撑所述抛光盘。

说明书一种锑化铟晶片化学抛光方法
技术领域
本发明涉及晶片的化学抛光技术领域，尤其涉及一种锑化铟晶片化学抛光方法。
背景技术
锑化铟InSb是一种Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料，因为有着极高的电子迁移率，窄禁带宽度和很小的电子有效质量等独特的半导体性质而受到广泛地重视。在制造红外探测器、霍尔器件和磁阻元件等方面有着广泛地应用。锑化铟InSb的窄禁带宽度和其较为简单的高纯晶体材料制备工艺决定了它可用于制造3～5微米中波红外探测器，至今它们仍是这个波段应用最为广泛的一种红外探测器。迄今为止，基于锑化铟InSb材料的红外探测器已由单元、多元发展至一维线列和二维焦平面阵列。随着探测器像元数目的增加，探测器的响应率、噪声、响应时间等重要品质因子不只取决于锑化铟InSb材料的载流子浓度、迁移率、寿命等半导体参数，而且还与锑化铟InSb晶片的表面状态有重要关系。另外，锑化铟InSb红外光电探测器的阻抗性能指标，除了与PN结特性有关外，还与锑化铟InSb晶片的表面状态直接有关，其中，表面粗糙度的增加会使器件噪声增大，另外还会使表面悬挂键密度变大，使表面吸附力增强，更容易吸附金属离子，造成锑化铟InSb晶片的电性能下降，漏电流增大，从而影响器件的性能。此外，机械化学抛光工艺使得受压的锑化铟InSb晶片表面和抛光衬垫之间存在不可避免的摩擦，这种摩擦将会给锑化铟InSb晶片的表面带来一定程度的机械损伤。而锑化铟InSb材料与其他半导体材料相比硬度更小，所以机械化学抛光后的粗糙度会比较大。因此，为了消除这种机械损伤，需要对锑化铟InSb晶片 进行化学抛光，但是常用的腐蚀液虽然在条件控制得当的时候也能获得较好的抛光表面，但是由于这些腐蚀液的腐蚀速度很快，在腐蚀过程中常常会有大量气体析出，而且极易氧化，使得锑化铟InSb晶片的表面平整度较差，这对制备高质量的锑化铟InSb红外探测器是极为不利的。因此，需要一种锑化铟晶片化学抛光方法，以解决现有技术中存在的上述技术问题。
发明内容
本发明提供一种锑化铟晶片化学抛光方法。采用所述这种化学抛光方法可以明显降低锑化铟晶片表面的粗糙度，去除表面的损伤，提高晶片表面的平滑度。
本发明采用的技术方案是：
一种锑化铟晶片化学抛光方法，其中，机械化学抛光完成后，将粘结有锑化铟晶片的抛光盘倒置于盛有0.005％～10％的溴甲醇化学抛光液的抛光槽内，使得所述锑化铟晶片的表面朝向所述抛光槽的底部并且所述锑化铟晶片浸没于所述溴甲醇化学抛光液中，以进行化学抛光。
优选地，所述方法还包括：抛光盘倒置于抛光槽内之前和化学抛光时，在所述锑化铟晶片的下方搅拌所述溴甲醇化学抛光液。
优选地，搅拌速度设定为50rpm/s～100rpm/s，并且在所述抛光盘倒置于抛光槽内之前搅拌10～40min。
优选地，所述抛光盘倒置于所述抛光槽内之前和所述化学抛光时，控制所述溴甲醇化学抛光液的温度为0℃～30℃。
优选地，所述化学抛光的时间为10s～200s。
优选地，化学抛光完成后，执行冲洗步骤1：采用温度为0℃～30℃的COMS级甲醇溶液作为第一冲洗液冲洗锑化铟晶片。
优选地，冲洗步骤1完成后执行冲洗步骤2：使用0℃～30℃的去离子水作为第二冲洗液冲洗所述锑化铟晶片5min～20min。
优选地，冲洗步骤2完成后，采用氮气吹干锑化铟晶片。
优选地，所述抛光槽流体连通有储液箱，所述第一冲洗液和所述第二冲洗液分别存储于所述储液箱内，化学抛光完成后，将所述溴甲醇化学抛光液从所述锑化铟晶片的下方排出，并且将所述第一冲洗液从所述抛光盘的上方导入所述抛光槽内，其中所述溴甲醇化学抛光液的流量小于所述第一冲洗液的流量；冲洗步骤1完成后，将所述第一冲洗液从所述锑化铟晶片的下方排出，并且将所述第二冲洗液从所述抛光盘的上方导入所述抛光槽内，其中所述第一冲洗液的流量小于所述第二冲洗液的流量。
优选地，所述抛光槽的内侧壁的上部设置有向内延伸的凸台以支撑所述抛光盘。
本发明中所使用的术语“内”为朝向抛光槽的内部的方向。
采用上述技术方案，本发明至少具有下列优点：
本发明的锑化铟晶片化学抛光方法中使用浓度为0.005％～10％的化学抛光液对锑化铟晶片进行化学抛光，不仅解决了传统化学抛光工艺中锑化铟晶片表面粗糙度上升的问题，而且能够很好的去除表面划痕，获得平坦光滑的表面。
附图说明
图1为本发明的锑化铟晶片化学抛光方法第一个优选实施例的流程图；
图2为本发明的锑化铟晶片化学抛光方法第二个优选实施例的流程图；
图3为本发明的锑化铟晶片化学抛光方法第三个优选实施例的流程图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。
本发明提供的锑化铟晶片化学抛光方法可以提高锑化铟晶片表面的粗糙度，提高锑化铟晶片表面的平滑度，下面将详细地描述本发明的化学抛光方法 及其各个步骤。
本发明所述的晶片表面是指相对于晶片的粘结至抛光盘的一个表面的另一个表面。
本发明中的锑化铟晶片化学抛光方法是设置在锑化铟晶片机械化学抛光完成后的一道工艺。为了能够较好地实现与机械化学抛光工艺直接衔接，我们将化学抛光设备的抛光槽的内侧壁的上部设置有向内延伸的凸台，目的是机械化学抛光中粘有锑化铟晶片的陶瓷抛光盘可以被支撑在凸台上，从而抛光盘相对抛光槽的底部有预定距离地倒置在抛光槽内，预定距离可以根据抛光槽的槽深和溴甲醇化学抛光液的容量等条件来设定。并且这些凸台并不能接触到锑化铟晶片。这样可以在机械化学抛光工艺完成后，直接将粘结有锑化铟晶片的抛光盘倒置于抛光槽内，以使锑化铟晶片的表面朝向抛光槽的底部并且锑化铟晶片浸没在溴甲醇化学抛光液中。由此可以完成锑化铟晶片的化学抛光，而直接将粘结有锑化铟晶片的抛光盘倒置于抛光槽内的做法避免机械化学抛光完成后再将锑化铟晶片卸下，从而可以直接带着抛光盘进行化学抛光，由此减少对晶片的二次沾污以及晶片表面的划伤。通常进行机械化学抛光的抛光盘的形状为圆形，作为优选地，抛光槽的内部腔室的截面可以构造为圆形，例如圆柱体，以与所述抛光盘配合。而抛光槽的圆柱体状的内部腔室的内侧壁上设置有向内延伸的凸台，以卡持住抛光盘，防止其向抛光槽的底部滑落。
溴甲醇溶液具有极好的抛光性能，但比较容易使锑化铟晶片发生塌边现象，另外，溴甲醇溶液对锑化铟晶片的择优腐蚀会造成锑化铟晶片的表面粗糙度上升。作为优选的实施例，抛光槽内盛有0.005％～10％的溴甲醇化学抛光液，由此可以较为精确地控制化学抛光的腐蚀速率，试验显示，溴甲醇化学抛光液的浓度为0.005％～10％范围时腐蚀厚度能够得到较好的控制。进一步地，化学抛光的时间为10s～200s。由此可以实现腐蚀厚度控制在1～5μm以下，从而保持抛光表面的平整，减轻了因化学腐蚀不均匀造成的表面粗糙度上升以及塌边等现象。
作为本发明的化学抛光方法的第一个优选实施例，如图1所示，抛光盘倒置于抛光槽内之前和化学抛光时，在锑化铟晶片的下方搅拌溴甲醇化学抛光液。可以采用设置在抛光槽底部的磁力搅拌棒进行搅拌，抛光盘倒置于抛光槽内之前可以搅拌10min～40min，由此可以提高化学抛光的腐蚀速率，并且能够均匀地抛光锑化铟晶片的表面。优选地，搅拌速度设定为50rpm/s～100rpm/s，因为溴的强氧化性，所以在化学抛光过程中锑化铟晶片比较容易被氧化，所以在将抛光盘倒置于抛光盘内之前和化学抛光过程中，控制溴甲醇化学抛光液的温度为0℃～30℃，并且在化学抛光完成后控制冲洗液的温度为0℃～30℃。其中冲洗液包括第一冲洗液和第二冲洗液，具体的冲洗过程如下。
如图2所示为本发明的化学抛光方法的第二个优选实施例，化学抛光完成后，执行冲洗步骤1：采用温度为0℃～30℃的COMS级甲醇溶液作为第一冲洗液冲洗锑化铟晶片。
如图3所示为本发明的化学抛光方法的第三个优选实施例，冲洗步骤1完成后执行冲洗步骤2：使用0℃～30℃的去离子水作为第二冲洗液冲洗锑化铟晶片5min～20min。
采用大量的甲醇溶液作为第一冲洗液冲洗抛光后的锑化铟晶片，并且在甲醇冲洗完毕后再使用去离子水作为第二冲洗液冲洗抛光后的锑化铟晶片。抛光完成后为了防止锑化铟晶片表面残留水渍，冲洗步骤2完成后，采用氮气吹干锑化铟晶片。采用氮气吹干锑化铟晶片后将锑化铟晶片从抛光盘上取下。
作为冲洗步骤1和冲洗步骤2的优选实施例中配备储液箱，该储液箱与抛光槽流体连通，第一冲洗液和第二冲洗液分别存储在储液箱内，化学抛光完成后，将溴甲醇化学抛光液从锑化铟晶片的下方排出，例如可以在抛光槽的底部设置有用于排放流体的闸口，另外，可以通过泵抽吸存储在储液箱内的第一冲洗液自抛光盘的上方导入抛光槽内，其中溴甲醇化学抛光液的流量小于第一冲洗液的流量。流量的设置可以将锑化铟晶片自溴甲醇化学抛光液中过渡到第一冲洗液中，避免锑化铟晶片接触空气而影响其性能。同样地，冲洗步骤1完成 后，将第一冲洗液从锑化铟晶片的下方排出，并且采用另一个抽吸泵将存储在储液箱内的第二冲洗液自抛光盘的上方导入抛光槽内，其中第一冲洗液的流量小于第二冲洗液的流量。流量的设置同样使得锑化铟晶片自第一冲洗液中过渡到第二冲洗液中，避免锑化铟晶片接触空气。以此类推，在冲洗步骤2完成后，再将锑化铟晶片从第二冲洗液中过渡到氮气中，直至吹干，避免锑化铟晶片接触空气。
表1采用本发明的第三个优选实施例后再采用氮气吹干锑化铟晶片得到的锑化铟晶片的表面TTV和粗糙度，其中也列出了化学抛光前的锑化铟晶片表面TTV和粗糙度，经过对比可以发现，经过严格控制溴甲醇抛光液的浓度同时对溶液进行平稳而快速的搅动可以及时带走锑化铟晶片表面的反应物，使化学抛光反应稳定地进行下去，而且还可以消除因反应不均匀而造成的浓度梯度，从而减小择优腐蚀造成的影响。
表1
晶片TTV(μm)粗糙度(nm)化学抛光前3.46.692化学抛光后3.46.443
通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。