[发明专利]Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体晶片及其清洗方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种III-V族化合物半导体晶片及其清洗方法。 

背景技术

随着半导体激光器、光纤通信用光接收组件、高速和高频半导体器件制造技术的发展，对III-V族化合物半导体材料——例如砷化镓、磷化铟等——的清洁度，特别是其表面清洁度的要求越来越高。 

对于半导体晶片的主要应用而言，其表面的主要污染物是颗粒和金属离子。 

对于另一类半导体晶片硅晶片，已经有了一套通用的清洗方法，即Kern和Puotinen提出的RCA方法(RCA Review，vol.31，pp.187-206，June，1970)。该方法用氨水、双氧水水溶液(SC-1)清洗颗粒，用盐酸、双氧水水溶液(SC-2)去除金属。 

然而，III-V族化合物半导体材料，例如磷化铟半导体材料，由于属于二元化合物，使得其晶片表面的反应特性与硅晶片不相同，因此不能套用硅晶片的清洗方法。特别是，上述RCA还具有如下缺点：虽然SC-1溶液能够基本上除去半导体晶片表面的颗粒物，但却同时又给其带来了另外的外来金属污染源。尽管通过后一步SC-2溶液处理有可能降低晶片表面上外来金属杂质的浓度，但该处理的结果是使粘附在晶片上的颗粒物再次增加(P.H.Singer，SemiconductorInternational，pp.36-39，December，1992)。此外，由于有些地方腐蚀清洗过快，而有些地方还没有被腐蚀清洗，因而造成晶片表面腐蚀不均匀。这种晶片不能理想地用于后续的外延生长。 

中国专利CN101661869中描述了一种清洗砷化镓(III-V族化合物)半导体晶片的方法，其包括在超声波作用下用清洗剂处理、分别用浓硫酸和NH₄OH-H₂O₂溶液清洗砷化镓晶片。该方法没有有效地清除金属残留并且清洗过的砷化镓晶片表面腐蚀严重，所以也不能简单套用该法来清洗其他III-V族化合物半导体晶片，特别是磷化铟半导 体晶片。 

因此，现有技术中的方法很难较好地去除III-V族化合物半导体材料--例如磷化铟半导体材料--晶片表面的颗粒和金属残留物，同时还能保证晶片表面的腐蚀均匀性。 

发明内容

本发明提供一种清洗III-V族化合物半导体晶片的方法，该方法包括以下步骤： 

(1)用一种浓酸于不低于50℃处理晶片； 

(2)用一种浓酸于不高于30℃处理晶片； 

(3)用高纯水洗涤晶片； 

(4)用一种有机酸溶液处理晶片； 

(5)用高纯水洗涤晶片； 

(6)用一种NH₄OH-H₂O₂溶液处理晶片； 

(7)用高纯水洗涤晶片；以及 

(8)干燥所得晶片。 

本发明的方法不但能够有效地减少晶片表面的颗粒和金属残留，同时还能提高晶片表面的腐蚀均匀性，使白雾值降低，从而达到改善晶片表面的光点缺陷的效果。 

因此，本发明还提供一种III-V族化合物半导体晶片，其特征在于，每平方厘米晶片表面面积中大于0.11μm²的颗粒≤0.5颗(按统计数除以晶片表面积计)，晶片表面的金属残留Cu≤10×10¹⁰原子/cm²且Zn≤10×10¹⁰原子/cm²，表面平均白雾值≤1.0ppm。 

具体实施方式

本发明提供一种清洗III-V族化合物半导体晶片方法，包括以下步骤： 

(1)用一种浓酸于不低于50℃处理晶片； 

(2)用一种浓酸于不高于30℃处理晶片； 

(3)用高纯水洗涤晶片； 

(4)用一种有机酸溶液处理晶片； 

(5)用高纯水洗涤晶片； 

(6)用一种NH₄OH-H₂O₂溶液处理晶片； 

(7)用高纯水洗涤晶片；以及 

(8)干燥所得晶片。 

出乎意料的是，本发明的方法不但能使晶片表面获得有效的清洗，减少晶片表面颗粒并显著降低金属、特别是铜、锌的残留量，而且还能同时保证腐蚀的均匀性，使得白雾值更低。因此，使用本发明方法获得的晶片能够很好地作为外延衬底使用。