[發明專利]一種用于三結砷化鎵外延層表面平整化處理的工藝方法

有效

• 申請號: 201911060784.6
• 申請日: 2019-11-01
• 公開（公告）號: CN110695842B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 李穆朗;張雁敏;曹志穎;王東興
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十六研究所
• 主分類號: B24B37/10
• 分類號: B24B37/10;B24B37/04;B24B57/02;C09G1/04
• 代理公司: 天津中環專利商標代理有限公司 12105
• 代理人: 胡京生

本發明涉及一種用于三結砷化鎵外延層表面平坦化處理的工藝方法，配制兩種拋光液后，將晶片放置于壓塊上粘貼的無蠟墊內；三結砷化鎵外延層面貼緊拋光盤上的阻尼布，執行自查程序，查看壓塊和晶片的自旋狀況；自查程序執行結束后，施加第一種拋光液，執行第一段拋光程序；第一段程序結束后，關閉第一種拋光液，施加第二種拋光液，同時執行第二段程序；第二段程序結束后，關閉拋光液，從壓塊上粘貼的無蠟墊內取出晶片，放入白花籃中進行清洗。技術效果是解決了目前三結砷化鎵外延層無法在保證表面質量的前提下達到1μm整體平整度和3nm以下表面粗糙度的問題，可以有效地提高三結砷化鎵外延層表面平整度，降低表面粗糙度，提高鍵合效果。

技術領域

本發明涉及半導體材料制備技術領域，用于三結砷化鎵外延層平坦表面制備工藝中所使用的化學機械拋光方法。

背景技術

隨著太陽能電池技術的發展進步，人們一般將晶體硅太陽能電池稱為第一代太陽能電池技術，其光電轉換率一般在15%～25%，非晶硅薄膜太陽能電池稱為第二代太陽能電池技術其光電轉換率較低，一般只有6%～10%。隨著人們對能源需求越來越大，以及越來越重視環境保護，促進了太陽能電池的飛速發展。因此需要發展新的太陽能電池，也就是第三代太陽能電池。第三代太陽能電池主要包括了多結砷化鎵太陽能電池、熱載流子太陽能電池以及鈣鈦礦太陽能電池等，其中以高效多結砷化鎵太陽能電池技術的研究取得的成果最為突出，多結級聯砷化鎵太陽能電池是目前世界上承認的光電轉化效率最高的太陽能電池，已突破40%。目前高效多結砷化鎵太陽能電池已經廣泛應用在航天航空領域。

晶片直接鍵合是將兩個晶片表面直接貼合，在一定的溫度和壓力下進行退火處理，使得兩者之間通過分子力或者原子力相結合，這就要求需鍵合晶片表面的粗糙度達到原子級別，晶片表面不能有過大的起伏，因此需要對鍵合表面進行平坦化處理，常用的方法是CMP（化學機械拋光），將粗糙表面處理成原子級別的平整度。由于化學機械拋光方式需要化學作用與機械作用相匹配，因此涉及8種主要參數，分別為拋光液配比、拋光液流量、SiO₂膠體粒徑、拋光布型號、拋光盤轉速、拋光壓力、拋光時間。目前普遍使用多片單面拋光技術，拋光時長為180s，拋光壓力每片5kg，拋光布型號為Politex HI，拋光盤轉速70rpm，拋光液流量8～10ml/s，但由于轉速較快，表面去除速率快，很難控制到納米級去除精度，并且多片拋光在拋光液的分配上相對隨機，同批次拋光的晶片表面平整度通常會有微米級的差異，造成表面去除厚度不均勻是比較普遍的現象。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種用于三結砷化鎵外延層表面平整化處理的工藝方法。本發明通過多次工藝試驗摸索，確定出了一種單面拋光用的精拋方法。該方法能夠在三結砷化鎵外延層表面形成一層致密、均勻的氧化層，在通過機械作用均勻的去除該氧化層，達到納米級去除，在保證外延層表面質量的同時，將整體平整度控制在1μm以下。

具體技術方案是，一種用于三結砷化鎵外延層表面平整化處理的工藝方法，其特征在于：采用英國Logitech公司LP50型磨拋機，工藝方法包括如下步驟，

第一步，配制拋光液，拋光液一：去離子水15L倒入干凈的拋光液桶中，使用0.01g電子秤分別稱量氯化物粉末100～200g、硫代硫化物粉末150-250g、多聚磷酸鹽粉末100～300g、碳酸氫鹽粉末40～150g，倒入15L去離子水中，攪拌機用700rpm攪拌10min，拋光液二：去離子水15L倒入干凈的拋光液桶中，用1000ml量杯稱量含粒徑85μm的SiO₂顆粒溶液1～2L全部倒入15L去離子水中，用玻璃棒順時針攪拌10圈；

第二步，將無蠟墊粘貼在加壓組塊底面上，無蠟墊為材質是阻尼布、中心有盲孔的的圓片，厚度1200μm，外圈直徑101mm，內圈直徑100.3mm，孔深=晶片厚度*0.75±5μm；

第三步，將拋光布貼在拋光盤上，拋光盤尺寸為37cm即14.6，拋光布外形尺寸與拋光盤外形尺寸相同、厚度1.59mm，密度0.36g/cm3，壓縮率13.7%，壓縮彈性率89.9%，硬度41.5°；