CN113894097B - 化学机械抛光后的碲锌镉单晶晶片的清洗工艺 - Google Patents

化学机械抛光后的碲锌镉单晶晶片的清洗工艺 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种化学机械抛光后的碲锌镉单晶晶片的清洗工艺，包括以下步骤：步骤一，将化学机械抛光后的碲锌镉单晶晶片用溶液A进行浸洗；步骤二，用酸和氧化剂和水的混合物对晶片表面进行清洗；步骤三，用去离子水对晶片表面进行漂洗；步骤四，采用带羟基或羧基的一元或多元酸对晶片进行清洗；步骤五，用去离子水对晶片表面进行漂洗；步骤六，采用强碱溶液和氧化剂的混合液对晶片表面进行清洗；步骤七，用去离子水对晶片表面进行漂洗；步骤八，用无机酸进行清洗；步骤九，用去离子水对晶片表面进行漂洗；步骤十，热氮气烘干后在氮气气氛下进行包装。本公开采用多步清洗的方法去除晶片表面的离子、氧化层，抑制Te单质的形成。

Description

化学机械抛光后的碲锌镉单晶晶片的清洗工艺
技术领域
本发明涉及化合物半导体晶片的清洗工艺领域，具体涉及一种化学机械抛光后的碲锌镉单晶晶片的清洗工艺。
背景技术
碲锌镉是宽禁带II-VI族化合物半导体，可以看作是CdTe和ZnTe固溶而成的一种三元化合物半导体，具有原子序数大、禁带宽度大、电阻率高等优异的性能。通过调整碲锌镉中的Zn含量调制不同晶格的碲锌镉，使其与任意组分的碲镉汞(HgCdTe)材料的完全匹配，实现准同质外延，降低由于晶格失配造成的缺陷。
作为衬底材料，要求碲锌镉表面状态达到“开盒即用”。但是经过切片、研磨、抛光等加工过程，碲锌镉晶片表面会存在药水、金属离子、损伤层、玷污和氧化物等污染和缺陷，因此需要对碲锌镉晶片表面进行清洗。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本公开的目的在于提供一种化学机械抛光后的碲锌镉单晶晶片的清洗工艺。
为了实现上述目的，本公开提供了一种化学机械抛光后的碲锌镉单晶晶片的清洗工艺，包括以下步骤：步骤一，将化学机械抛光后的碲锌镉单晶晶片放入清洗装置中，用溶液A进行浸洗；步骤二，用酸和氧化剂和水的混合物对晶片表面进行清洗；步骤三，用去离子水对晶片表面进行漂洗；步骤四，采用带羟基或羧基的一元或多元酸对晶片进行清洗；步骤五，用去离子水对晶片表面进行漂洗；步骤六，采用强碱溶液和氧化剂的混合液对晶片表面进行清洗；步骤七，用去离子水对晶片表面进行漂洗；步骤八，用无机酸进行清洗；步骤九，用去离子水对晶片表面进行漂洗；步骤十，热氮气烘干后在氮气气氛下进行包装。
在一些实施例中，在步骤一中，所述溶液A选自30％～60％二乙基醇胺或30％～60％三乙醇胺、1％～10％氢氧化四甲基胺、0.05％～1％耐碱渗透剂的混合溶液。
在一些实施例中，在步骤一中，浸洗温度为50℃～90℃，浸洗时间为2min～4min。
在一些实施例中，在步骤二中，所述酸选自盐酸、硫酸、氢氟酸、磷酸中的至少一种。
在一些实施例中，在步骤二中，所述氧化剂选自双氧水。
在一些实施例中，在步骤二中，清洗时间为20s～120s。
在一些实施例中，在步骤二中，所述用酸∶双氧水∶水的体积比＝1∶1∶20～100。
在一些实施例中，在步骤四中，所述带羟基或羧基的一元或多元酸选自苹果酸、柠檬酸和酒石酸中的至少一种。
在一些实施例中，在步骤四中，所述苹果酸、柠檬酸和酒石酸质量分数均为3％～10％。
在一些实施例中，在步骤六中，所述强碱溶液选自氢氧化钠、氢氧化钾、四甲基氢氧化铵中的至少一种。
在一些实施例中，在步骤六中，所述氧化剂选自双氧水溶液。
在一些实施例中，在步骤六中，氢氧化钠的质量分数为5％～15％。
在一些实施例中，在步骤六中，双氧水的质量分数为1％～3％。
在一些实施例中，在步骤六中，清洗时间为60s～120s。
在一些实施例中，在步骤八中，所述无机酸溶液选自盐酸、硫酸、氢氟酸、磷酸中的至少一种。
在一些实施例中，在步骤八中，所述无机酸的质量分数为1％～10％。
在一些实施例中，在步骤八中，清洗时间为10s～60s。
本公开的有益效果如下：
本公开提供的化学机械抛光后的碲锌镉单晶晶片的清洗工艺，采用多步清洗的方法去除晶片表面的离子、氧化层，抑制Te单质的形成，可以减少溴甲醇等有毒物质的使用，避免对人员和环境造成伤害。
具体实施方式
下面详细说明根据本公开的化学机械抛光后的碲锌镉单晶晶片的清洗工艺。
本申请公开一种化学机械抛光后的碲锌镉单晶晶片的清洗工艺，包括以下步骤：步骤一，将化学机械抛光后的碲锌镉单晶晶片放入清洗装置中，用溶液A进行浸洗；步骤二，用酸和氧化剂和水的混合物对晶片表面进行清洗；步骤三，用去离子水对晶片表面进行漂洗；步骤四，采用带羟基或羧基的一元或多元酸对晶片进行清洗；步骤五，用去离子水对晶片表面进行漂洗；步骤六，采用强碱溶液和氧化剂的混合液对晶片表面进行清洗；步骤七，用去离子水对晶片表面进行漂洗；步骤八，用无机酸进行清洗；步骤九，用去离子水对晶片表面进行漂洗；步骤十，热氮气烘干后在氮气气氛下进行包装。
在步骤一中，采用抛光片用溶液A进行浸洗，去除背面残留的蜡。
在一些实施例中，在步骤一中，所述溶液A选自30％～60％二乙基醇胺或30％～60％三乙醇胺、1％～10％氢氧化四甲基胺、0.05％～1％耐碱渗透剂的混合溶液。碱性条件下可以有效去除晶片表面的蜡和污染物。
在一些实施例中，在步骤一中，浸洗温度为50℃～90℃，浸洗时间为2min～4min。浸洗时间长影响加工效率；浸洗时间短清洗不干净。温度过低清洗不干净；温度过高，溶液中水蒸发的量会较多。
步骤二和步骤六，可以抑制Te单质的形成。
在一些实施例中，在步骤二中，所述酸选自盐酸、硫酸、氢氟酸、磷酸中的至少一种。
在步骤二中，所述用酸∶双氧水∶水的体积比＝1∶1∶20～100。
在一些实施例中，在步骤二中，所述氧化剂选自双氧水。选用双氧水作为氧化剂是由于其为绿色氧化剂，双氧水作氧化剂时，还原产物为水，无污染。
在一些实施例中，在步骤二中，清洗时间为20s～120s。清洗时间过长容易腐蚀晶片表面；清洗时间过短无法去除晶片表面的污染物。
在一些实施例中，在步骤四中，所述带羟基或羧基的一元或多元酸选自苹果酸、柠檬酸和酒石酸中的至少一种。带有羧基和羟基，可以做络合剂，沉淀金属离子。
在步骤四中，也可用一元或多元酸的盐溶液对晶片进行清洗。
在一些实施例中，在步骤四中，所述苹果酸、柠檬酸和酒石酸质量分数均为3％～10％。质量分数太高，溶液酸性增强，会腐蚀晶片。
在步骤四中，清洗时间为20s～90s。清洗时间过长会腐蚀晶片表面，粗糙度增大；清洗时间过短无法去除晶片表面的离子。
在一些实施例中，在步骤六中，所述强碱溶液选自氢氧化钠、氢氧化钾、四甲基氢氧化铵中的至少一种。
在一些实施例中，在步骤六中，所述氧化剂选自双氧水溶液。
在一些实施例中，在步骤六中，氢氧化钠的质量分数为5％～15％。若氢氧化钠的质量分数过大，会造成腐蚀速度太快，晶片表面的粗糙度下降。
在一些实施例中，在步骤六中，双氧水的质量分数为1％～3％。双氧水的质量分数过大会在晶片表面形成氧化层。
在一些实施例中，在步骤六中，清洗时间为60s～120s。清洗时间过长会过量腐蚀碲和锌；清洗时间过短不能完全去除氧化碲和氧化锌。
在一些实施例中，在步骤八中，所述无机酸溶液选自盐酸、硫酸、氢氟酸、磷酸中的至少一种。
在一些实施例中，在步骤八中，所述无机酸的质量分数为1％～10％。若无机酸的质量分数过大会导致腐蚀太快，反应速度不可控。
在一些实施例中，在步骤八中，清洗时间为10s～60s。清洗时间过短，难以去除氧化镉；若清洗时间过长则腐蚀过量，粗糙度降低。
在一些实施例中，在步骤三中，在步骤五中，在步骤七中，在步骤九中，用去离子水对晶片表面进行漂洗时间均为30s～120s。晶片在水中时间久了易被氧化；漂洗时间过短难以去除表面的化学试剂。
[测试过程及测试结果]
实施例1
步骤一，将化学机械抛光后的碲锌镉单晶晶片放入清洗装置中，用50％二乙基醇胺、5％氢氧化四甲基胺和0.08％耐碱渗透剂的混合溶液进行浸洗，去除背面残留的蜡，温度约为80℃，时间约为3分钟；
步骤二，用硫酸∶双氧水∶水体积比＝1∶1∶20的混合物对晶片表面进行清洗，清洗时间约为40s；
步骤三，用去离子水对晶片表面进行漂洗，时间约为70s；
步骤四，采用苹果酸溶液，苹果酸的质量分数为5％，清洗时间为80s对晶片进行清洗；
步骤五，用去离子水对晶片表面进行漂洗，漂洗时间约为60s；
步骤六，采用氢氧化钠和双氧水的混合液的混合液对晶片表面进行清洗，氢氧化钠的质量分数为6％，双氧水1.2％，清洗时间为80s；
步骤七，用去离子水对晶片表面进行漂洗，清洗时间为40s；
步骤八，用质量分数为3％盐酸溶液清洗40s；
步骤九，用去离子水对晶片表面进行漂洗50s；
步骤十，热氮气烘干后在氮气气氛下进行包装。
化学机械抛光后的碲锌镉单晶晶片表面没有脏、药印和药水等缺陷。
实施例2
步骤一，将化学机械抛光后的碲锌镉单晶晶片放入清洗装置中，用50％二乙基醇胺、8％氢氧化四甲基胺、0.03％耐碱渗透剂的混合溶液进行浸洗，去除背面残留的蜡，温度约为90℃，时间约为2.5分钟；
步骤二，用盐酸∶双氧水∶水＝1∶1∶20的混合物对晶片表面进行清洗，清洗时间约为30s；
步骤三，用去离子水对晶片表面进行漂洗，时间约为60s；
步骤四，采用柠檬酸溶液，柠檬酸溶液的质量分数为6％，清洗时间为30s对晶片进行清洗；
步骤五，用去离子水对晶片表面进行漂洗，漂洗时间约为80s；
步骤六，采用氢氧化钠和双氧水的混合液的混合液对晶片表面进行清洗，氢氧化钠的质量分数为8％，双氧水2％，清洗时间为70s；
步骤七，用去离子水对晶片表面进行漂洗，清洗时间为40s；
步骤八，用质量分数为5％氢氟酸溶液清洗20s；
步骤九，用去离子水对晶片表面进行漂洗70s；
步骤十，热氮气烘干后在氮气气氛下进行包装。
化学机械抛光后的碲锌镉单晶晶片表面洁净、没有药印和药水等缺陷。
对比例1
在步骤二中仅用硫酸溶液对晶片表面进行清洗，其余同实施例1。
化学机械抛光后的碲锌镉单晶晶片表面不洁净。
对比例2
在步骤四中用质量分数为15％的苹果酸对晶片进行清洗，其余同实施例1。
化学机械抛光后的碲锌镉单晶晶片表面粗糙度升高。
对比例3
步骤六中的双氧水替换为次氯酸钠，其余同实施例1。
化学机械抛光后的碲锌镉单晶晶片腐蚀过程中会释放氯气，对人体有危害。
对比例4
步骤八中使用质量分数为20％盐酸溶液，其余同实施例1。
化学机械抛光后的碲锌镉单晶晶片表面粗糙度升高。
上述公开特征并非用来限制本公开的实施范围，因此，以本公开权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本公开的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种化学机械抛光后的碲锌镉单晶晶片的清洗工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将化学机械抛光后的碲锌镉单晶晶片放入清洗装置中，用溶液A进行浸洗；
步骤二，用酸和氧化剂和水的混合物对晶片表面进行清洗；
步骤三，用去离子水对晶片表面进行漂洗；
步骤四，采用带羟基或羧基的一元或多元酸对晶片进行清洗；
步骤五，用去离子水对晶片表面进行漂洗；
步骤六，采用强碱溶液和氧化剂的混合液对晶片表面进行清洗；
步骤七，用去离子水对晶片表面进行漂洗；
步骤八，用无机酸进行清洗；
步骤九，用去离子水对晶片表面进行漂洗；
步骤十，热氮气烘干后在氮气气氛下进行包装；
在步骤一中，所述溶液A选自30%～60%二乙基醇胺或30%～60%三乙醇胺、1%～10%氢氧化四甲基胺、0.05%～1%耐碱渗透剂的混合溶液；
在步骤一中，浸洗温度为50℃～90℃，浸洗时间为2min～4min；
在步骤二中，所述酸选自盐酸、硫酸、氢氟酸、磷酸中的至少一种；
在步骤二中，所述氧化剂选自双氧水。
2.根据权利要求1所述的化学机械抛光后的碲锌镉单晶晶片的清洗工艺，其特征在于，
在步骤二中，清洗时间为20s～120s。
3.根据权利要求1所述的化学机械抛光后的碲锌镉单晶晶片的清洗工艺，其特征在于，
在步骤二中，所述用酸：双氧水：水的体积比=1:1:20～100。
4.根据权利要求1所述的化学机械抛光后的碲锌镉单晶晶片的清洗工艺，其特征在于，
在步骤四中，所述带羟基或羧基的一元或多元酸选自苹果酸、柠檬酸和酒石酸中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的化学机械抛光后的碲锌镉单晶晶片的清洗工艺，其特征在于，
在步骤四中，所述苹果酸、柠檬酸和酒石酸质量分数均为3%～10%。
6.根据权利要求1所述的化学机械抛光后的碲锌镉单晶晶片的清洗工艺，其特征在于，
在步骤六中，所述强碱溶液选自氢氧化钠、氢氧化钾、四甲基氢氧化铵中的至少一种；
在步骤六中，所述氧化剂选自双氧水溶液。
7.根据权利要求6所述的化学机械抛光后的碲锌镉单晶晶片的清洗工艺，其特征在于，
在步骤六中，氢氧化钠的质量分数为5%～15%；
在步骤六中，双氧水的质量分数为1%～3%；
在步骤六中，清洗时间为60s～120s。
8.根据权利要求1所述的化学机械抛光后的碲锌镉单晶晶片的清洗工艺，其特征在于，
在步骤八中，所述无机酸溶液选自盐酸、硫酸、氢氟酸、磷酸中的至少一种；
在步骤八中，所述无机酸的质量分数为1%～10%；
在步骤八中，清洗时间为10s～60s。
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