[發明專利]一種藍寶石晶片的清洗工藝

有效

• 申請號: 201510628481.5
• 申請日: 2015-09-28
• 公開（公告）號: CN105280477B
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 徐曉強;彭璐;黃博;王全新;徐現剛
• 申請（專利權）人: 山東浪潮華光光電子股份有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司37219
• 代理人: 陳桂玲

技術領域

本發明涉及一種藍寶石晶片的清洗工藝，屬于半導體加工技術領域。

背景技術

對于制作GaN基LED芯片來說，襯底材料的選用是首要考慮的問題，目前市面主要有三種材料可以選用，藍寶石襯底、硅襯底和碳化硅襯底。而藍寶石襯底因為具有以下優點受到人們的青睞：首先，藍寶石襯底的生產技術成熟、器件質量較好；其次，藍寶石作為襯底穩定較好，能夠運用在高溫生長過程中；最后，藍寶石襯底擁有較高的機械強度，易于加工處理和清洗。

目前，市面上普遍選用藍寶石作為襯底材料，一般GaN基材料及器件的外延層也大多數生長在藍寶石襯底上。隨著半導體市場對GaN基LED芯片的產出良率的要求越來越高，人們對藍寶石襯底的表面清洗質量的要求也越來越高，因為藍寶石襯底表面清洗后的潔凈度直接影響了藍寶石的襯底外延層生長、PSS圖形的生長以及GaN基LED管芯前段制作的各個工步等的質量。對于藍寶石襯底生長外延層、PSS圖形生長以及GaN基LED管芯前段制作的各個工步等，因為產品的儲存、轉運及制作過程環境因素等的影響，藍寶石晶片表面避免不了會有不同程度的有機、無機污染。對于LED芯片的外延層生長、PSS圖形生長及管芯的前段制作工步大多數要求晶片表面極高的潔凈度，這就決定了各個工步制作前首先進行的清洗作業，而目前大多數的清洗工藝一般使用超聲和有機溶劑加熱清洗或者使用強氧化性混合溶液加熱清洗，雖然可以對大多數輕微污染物清洗掉，但是對于污染較嚴重以及污染輕微但是粘附性較強污染物，清洗效果不理想，產品良率較低，而且傳統工藝方法清洗效率不高。

中國專利文件CN101468352A(200710305836)提出了一種藍寶石襯底的清洗方法，該方法是在常溫下進行有機溶劑超聲，然后在加熱條件下使用丙酮試劑進行浸泡清洗。該工藝的優點是操作簡單、方便，取消了傳統清洗工藝中的三氯乙烯試劑清洗，能夠極大地減少環境污染；但其不足在于，雖然對藍寶石晶片表面的絕大多數污染清洗有效，而對于粘附性較強的污染清洗效果較差。CN102632055A(201210101984)公開了一種藍寶石襯底清洗的方法，是在藍寶石襯底經過除有機雜質和無機金屬雜質清洗后，再經過氫氮等離子體的清洗。步驟依次是，有機溶劑超聲，用氨水雙氧水加熱清洗，鹽酸雙氧水清洗，硫酸磷酸清洗，氫氮等離子體的清洗。而且上述的各個工步之間需電子級純水較長時間的沖洗，雖然能夠較為有效對藍寶石襯底表面進行去污清洗，但是，整個清洗過程工步繁瑣，耗時極高，效率較低。

鑒于此，在對藍寶石晶片能夠清洗徹底的前提下，通過工藝方法的改進實現快速有效的清洗是本發明的研發目標。

發明內容

針對現有技術采用有機溶劑超聲加熱清洗方法存在的清洗不完全、效率不高的缺陷，本發明提供了一種清洗完全且效率高的藍寶石晶片清洗工藝。

術語說明：

藍寶石晶片，本發明的藍寶石晶片包括藍寶石襯底，在藍寶石襯底上生長外延層或PSS圖形的外延片。

本發明的技術方案如下：

一種藍寶石晶片的清洗方法，包括采用物理擦片配合超聲的步驟，包括步驟如下：

(1)擦片處理：用浸有有機溶劑的棉球擦拭藍寶石晶片表面1-3遍；

(2)超聲：將步驟(1)處理完成的藍寶石晶片置于有機溶劑中，進行超聲處理3-10分鐘；超聲波頻率為10-50KHz，超聲加熱溫度50-90℃；

(3)將步驟(2)處理完成的藍寶石晶片置于硫酸雙氧水的混合溶液中涮洗5-60秒；

(4)將步驟(3)處理完成的藍寶石晶片通過用去離子水噴淋、下給水并通氮氣的方式清洗3-5分鐘；

(5)將步驟(4)處理完成的藍寶石晶片在甩干機內旋干或者使用氮氣吹干。

根據本發明優選的，步驟(1)、(2)中所述的有機溶劑是無水乙醇或丙酮。

根據本發明優選的，步驟(2)中所述的超聲處理的超聲波頻率為20-30Khz。進一步優選超聲波頻率為30Khz。

根據本發明優選的，步驟(2)中所述有機溶劑是無水乙醇時的超聲加熱溫度70℃。

根據本發明優選的，步驟(3)中所述的硫酸雙氧水的混合溶液中，硫酸：雙氧水＝1:0.2-1體積比。混合溶液配制完成有效使用時間為30分鐘內。優選的，所述硫酸濃度為95％-98％質量比，雙氧水濃度為30％質量比。進一步優選質量分數95％-98％的硫酸：質量分數30％的雙氧水＝1:0.5體積比。硫酸雙氧水適當的比例非常重要，本發明人研究發現前述優選比例的濃硫酸雙氧水氧化性相互有增效作用，混合液除污和氧化性好，同時還能將雙氧水分解控制在最低水平。