專利名稱：一種對InP材料進行減薄和拋光的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及InP MMIC制備技術(shù)領域，尤其涉及一種改進的對InP材料進行減薄和拋光的方法。
背景技術(shù)：
隨著高新技術(shù)不斷應用于軍事領域，射頻微波信號頻率越來越高，頻段越來越寬，數(shù)字芯片的處理能力越來越強，現(xiàn)代戰(zhàn)爭逐漸進入了信息化時代和數(shù)字化時代。電子器件的快速發(fā)展使信號的傳輸速率越來越快，II1-V族化合物憑借其優(yōu)良的頻率特性，其半導體器件和相關的超高速數(shù)字/數(shù)模混合電路正在成為軍事通訊、雷達、制導、空間防御、高速智能化武器及電子對抗等現(xiàn)代化國防裝備的核心部件之一。特別是在太赫茲研究領域，InP材料的使用方興未艾。在眾多的II1-V族化合物半導體器件中，InP材料具有獨特的優(yōu)勢，這主要得益于其優(yōu)良的材料特性，例如InGaAs和InP之間很小的晶格失配，以及很高的電子飽和速率等等，所以不論HEMT結(jié)構(gòu)或者HBT結(jié)構(gòu)，都有非常優(yōu)異的高頻、大功率性能。但是InP材料的物理性能卻很差，非常易碎，很小的碰撞或振動都會導致晶圓碎裂而前功盡棄，因此InP材料額制造加工就面臨很多工藝上的難題。對于超高頻率、大功率的InP麗IC而言，其散熱問題一直難以很好的解決，比較成熟的解決方法是在InP晶圓襯底背面制作大面積的散熱金屬，將正面MMIC電路和背面散熱金屬通過金屬聯(lián)通，實現(xiàn)熱量的有效釋放?；诖私鉀Q方案，對InP晶圓襯底進行減薄，使之達到很薄的厚度，并且減薄的表面要實現(xiàn)鏡面效果以滿足背面金屬的強力粘附。但是InP脆弱的物理性能導致低厚度減薄和鏡面效果拋光的工藝難度很大，因此完善InP材料的低損傷低厚度的減薄和拋光工藝有
重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種對InP材料進行減薄和拋光的方法。( 二 )技術(shù)方案為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種對InP材料進行減薄和拋光的方法，包括:制作對InP材料進行減薄用的硅片研磨襯墊；利用該硅片研磨襯墊對InP材料進行減??；對InP材料進行化學機械拋光；對完成化學機械拋光的InP材料進行清洗；以及將清洗后的InP材料放入ICP刻蝕機進行等離子拋光。上述方案中，所述制作對InP材料進行減薄用的硅片研磨襯墊的步驟，包括:對硅片進行標準RCA清洗工藝；以及使用濺射臺在清洗后的硅片拋光面表面采用RF等離子濺射TiAl2O3納米顆粒膜層結(jié)構(gòu)，形成娃片研磨襯墊。上述方案中，所述對硅片進行標準RCA清洗工藝的步驟，包括:用SC-3試劑在100 130°C溫度下對硅片進行清洗:SC-3試劑中各成份體積比SH2SO4: H2O2: H2O =1: 3: 20，時間10分鐘；用SC-1試劑在65 80°C溫度下對硅片進行清洗，SC-1試劑中各成份體積比為NH4OH: HO2: H2O = 1:1: 5，時間10分鐘；用DHF在20 25°C溫度下對硅片進行清洗，DHF中各成份體積比為HF: H2O = 1: 10，時間10分鐘；用SC-2試劑在65 80°C溫度下對硅片進行清洗，SC-2試劑中各成份體積比為HCl: H2O2: H2O =1:1: 6，時間10分鐘；以及用去離子水(DI)沖洗干凈，N2吹干。上述方案中，所述使用濺射臺在清洗后的硅片拋光面表面采用RF等離子濺射Ti/Al2O3納米顆粒膜層結(jié)構(gòu)的步驟中，Ti厚度為50nm 80nm，Al2O3厚度為5 y m 6 y m，膜層厚度均勻性±3%。上述方案中，所述利用該硅片研磨襯墊對InP材料進行減薄的步驟，包括:利用該娃片研磨襯墊，將待減薄的InP材料裝于研磨夾具上，開始減??；該娃片研磨襯墊轉(zhuǎn)速30rpm 60rpm, InP材料自轉(zhuǎn)80rpm 200rpm,研磨衆(zhòng)液采用次氯酸鈉水溶液和3 y m Al2O3粉，PH值11 12.5，壓強0.lkg/cm2。所述InP材料減薄的最終厚度為60 u m。上述方案中，所述對InP材料進行化學機械拋光的步驟，包括:使用聚酰亞胺樹脂拋光墊，拋光漿液成份為:30nm粒徑SiO2粉末和四甲基氫氧化銨5 10% (體積比)水溶液，PH值12,拋光塾轉(zhuǎn)速40rpm 50rpm, InP材料自轉(zhuǎn)IOOrpm 120rpm,壓強0.15kg/cm2,InP材料拋光完畢后的厚度小于30 u m,結(jié)束化學機械拋光工藝。上述方案中，所述對完成化學機械拋光的InP材料進行清洗的步驟，包括:采用比例1: 10的脂肪醇醚硫酸鈉水溶液對完成化學機械拋光的InP材料進行清洗，溶液溫度40 0C，清洗完成后，使用熱氮氣吹干。上述方案中，所述將清洗后的InP材料放入ICP刻蝕機進行等離子拋光的步驟，包括:采用Cl2氣30sccm，Ar氣2sccm，RF功率20W 40W，ICP功率200W 300W，刻蝕10分鐘 15分鐘，再用He氣5sccm, RFlOff刻蝕10 15分鐘。(三)有益效果從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明的這種對InP材料進行減薄和拋光的方法，有效的提高了 InP襯底拋光后的表面形貌。減薄加工過程采用濺射制備Al2O3膜層作為減薄研磨載體，濺射Al2O3納米顆粒膜層均勻性好，致密性高，因此制備出的InP襯底減薄表面均勻性優(yōu)秀，InP襯底損傷小，減薄本身沒有引入其他雜質(zhì)，無污染。Al2O3膜層消耗完成后可以再次濺射新的膜層繼續(xù)使用，效率高，重復性好。最后階段的等離子拋光工藝實現(xiàn)了表面粗糙度的精度大幅提升，達到了外延級別的鏡面效果，用He可以去除InP表面的殘留雜質(zhì)。InP襯底最終厚度小于30 u m,厚度誤差± I U m，表面粗糙度Ra小于2nm。


圖1是本發(fā)明提供的對InP材料進行減薄和拋光的方法流程圖；圖2是依據(jù)本發(fā)明采用濺射制備淀積TiAl2O3納米顆粒膜層結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3是依據(jù)本發(fā)明采用TiAl2O3納米顆粒膜層進行減薄的示意圖。
具體實施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。本發(fā)明提供的對InP材料進行減薄和拋光的方法，包括以下步驟:步驟1:對硅片進行標準RCA清洗工藝:(I)、用SC-3試劑在100°C 130°C溫度下對硅片進行清洗:SC_3試劑中各成份體積比為 H2SO4: H2O2: H2O = I: 3: 20，時間 10 分鐘；(2)、用SC-1試劑在65 80°C溫度下對硅片進行清洗，SC-1試劑中各成份體積比為 NH4OH: H02: H20 = I: I: 5，時間 10 分鐘；(3)、用DHF在20 25°C溫度下對硅片進行清洗，DHF中各成份體積比為HF: H2O=I: 10，時間10分鐘；(4)、用SC-2試劑在65 80°C溫度下對硅片進行清洗，SC_2試劑中各成份體積比為 HCl: H2O2: H2O = I: I: 6，時間 10 分鐘；(5)、用去離子水(DI)沖洗干凈，N2吹干；步驟2:使用濺射臺在步驟I清洗后的硅片拋光面表面采用RF等離子濺射Ti/Al2O3納米顆粒膜層結(jié)構(gòu)，Ti厚度50nm 80nm，Al2O3厚度5 y m 6 y m，膜層厚度均勻性±3%,圖2所示；步驟3:對InP材料進行減薄工藝:將步驟2的硅片作為研磨襯墊，將待減薄的InP襯底裝于研磨夾具上，開始減薄(圖3所示)。娃片研磨襯墊轉(zhuǎn)速30rpm 60rpm, InP襯底自轉(zhuǎn)80rpm 200rpm，研磨漿液采用次氯酸鈉水溶液和3iim Al2O3粉，PH值11 12.5，壓強0.lkg/cm2。InP襯底減薄最終厚度為60 y m左右。步驟4:對InP材料進行化學機械拋光(CMP)工藝:使用聚酰亞胺樹脂拋光墊，拋光漿液成份為:30nm粒徑SiO2粉末和四甲基氫氧化銨5 10% (體積比)水溶液，PH值12,拋光塾轉(zhuǎn)速 40rpm 50rpm, InP 襯底自轉(zhuǎn) IOOrpm 120rpm,壓強 0.15kg/cm2, InP 襯底拋光完畢后的厚度小于30 u m，結(jié)束CMP工藝。步驟5:對完成CMP的InP材料進行清洗工藝:采用體積比為1: 10的脂肪醇醚硫酸鈉水溶液對步驟4的進行清洗，溶液溫度40°C，清洗完成后，使用熱氮氣吹干。步驟6:將步驟5清洗結(jié)束的InP襯底放入ICP刻蝕機進行等離子拋光工藝。采用Cl230sccm，Ar2sccm，RF 功率 20W 40W, ICP 功率 200W 300W，刻蝕 10 分鐘 15 分鐘，再用He氣5sccm, RFlOff刻蝕10分鐘 15分鐘。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種對InP材料進行減薄和拋光的方法，其特征在于，包括: 制作對InP材料進行減薄用的硅片研磨襯墊； 利用該硅片研磨襯墊對InP材料進行減??； 對InP材料進行化學機械拋光； 對完成化學機械拋光的InP材料進行清洗；以及 將清洗后的InP材料放入ICP刻蝕機進行等離子拋光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對InP材料進行減薄和拋光的方法，其特征在于，所述制作對InP材料進行減薄用的硅片研磨襯墊的步驟，包括: 對硅片進行標準RCA清洗工藝；以及 使用濺射臺在清洗后的硅片拋光面表面采用RF等離子濺射TiAl2O3納米顆粒膜層結(jié)構(gòu)，形成娃片研磨襯墊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的 對InP材料進行減薄和拋光的方法，其特征在于，所述對硅片進行標準RCA清洗工藝的步驟，包括: 用SC-3試劑在100°C 130°C溫度下對硅片進行清洗:SC-3試劑中各成份體積比為H2SO4: H2O2: H2O = I: 3: 20，時間 10 分鐘; 用SC-1試劑在65 °C 80°C溫度下對硅片進行清洗，SC-1試劑中各成份體積比為NH4OH: HO2: H2O = I: I: 5，時間 10 分鐘; 用DHF在20 25°C溫度下對硅片進行清洗，DHF中各成份體積比為HF: H2O = I: 10，時間10分鐘； 用SC-2試劑在65°C 80°C溫度下對硅片進行清洗，SC-2試劑中各成份體積比為HCl: H2O2: H2O = I: I: 6，時間 10 分鐘；以及 用去離子水沖洗干凈，N2吹干。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的對InP材料進行減薄和拋光的方法，其特征在于，所述使用濺射臺在清洗后的硅片拋光面表面采用RF等離子濺射TiAl2O3納米顆粒膜層結(jié)構(gòu)的步驟中，Ti厚度為50nm 80nm, Al2O3厚度為5 y m 6 y m,膜層厚度均勻性±3%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對InP材料進行減薄和拋光的方法，其特征在于，所述利用該娃片研磨襯墊對InP材料進行減薄的步驟，包括: 利用該娃片研磨襯墊，將待減薄的InP材料裝于研磨夾具上,開始減薄；該娃片研磨襯墊轉(zhuǎn)速30rpm 60rpm, InP材料自轉(zhuǎn)80rpm 200rpm,研磨衆(zhòng)液采用次氯酸鈉水溶液和3iimA1203 粉，PH 值 11 12.5，壓強 0.lkg/cm2。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的對InP材料進行減薄和拋光的方法，其特征在于，所述InP材料減薄的最終厚度為60 u m。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對InP材料進行減薄和拋光的方法，其特征在于，所述對InP材料進行化學機械拋光的步驟，包括: 使用聚酰亞胺樹脂拋光墊，拋光漿液成份為:30nm粒徑SiO2粉末和四甲基氫氧化銨5 10% (體積比)水溶液,PH值12,拋光墊轉(zhuǎn)速40rpm 50rpm, InP材料自轉(zhuǎn)IOOrpm 120rpm,壓強0.15kg/cm2, InP材料拋光完畢后的厚度小于30 u m,結(jié)束化學機械拋光工藝。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對InP材料進行減薄和拋光的方法，其特征在于，所述對完成化學機械拋光的InP材料進行清洗的步驟，包括:采用體積比為1: 10的脂肪醇醚硫酸鈉水溶液對完成化學機械拋光的InP材料進行清洗，溶液溫度40°C，清洗完成后，使用熱氮氣吹干。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對InP材料進行減薄和拋光的方法，其特征在于，所述將清洗后的InP材料放入ICP刻蝕機進行等離子拋光的步驟，包括: 采用 Cl2 氣 30sccm，Ar 氣 2sccm，RF 功率 20W 40W，ICP 功率 200W 300W，刻蝕 10分鐘 15分鐘，再用He氣5sccm, RFlOff刻蝕10 分鐘 15分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對InP材料進行減薄和拋光的方法，包括制作對InP材料進行減薄用的硅片研磨襯墊；利用該硅片研磨襯墊對InP材料進行減?。粚nP材料進行化學機械拋光；對完成化學機械拋光的InP材料進行清洗；以及將清洗后的InP材料放入ICP刻蝕機進行等離子拋光。利用本發(fā)明，大大提高了減薄效果，實現(xiàn)了無污染，低損傷，高效率，鏡面效果的減薄拋光襯底，解決了InP MMIC后道的工藝難題。
文檔編號H01L21/304GK103199014SQ20131006864
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月5日
發(fā)明者汪寧, 蘇永波, 金智 申請人:中國科學院微電子研究所