一种控制红外探测器芯片GaSb衬底表面颗粒杂质的方法与流程

专利检索2025-07-28  15


本发明属于半导体材料制备,尤其涉及一种控制红外探测器芯片gasb衬底表面颗粒杂质的方法。


背景技术:

1、红外探测技术自第二次世界大战以来已经发展了两个多世纪,已从最开始的军事装备逐步应用于工业、遥感、通讯、大气监测和气象等领域。其中,锑化物红外探测器凭借其量子效率高、带隙可调、暗电流低及材料制备均匀性高等优势,成为第三代红外探测器较为理想的材料。通过采用分子束外延(mbe)技术制备出的inas/gasb超晶格材料,稳定性好、均匀性极高、晶格失配小,且电子有效质量大。因此,锑化物超晶格焦平面红外探测器的研制迅速成为行业里的新热点。

2、在锑化物二类超晶格(t2sl)焦平面红外探测器的生产制造过程,芯片衬底表面的杂质残留及颗粒会影响后序的表面改性工艺、先进封装的可靠性和稳定性。粗颗粒或杂质会增加像元的厚度,影响到整个电子系统。另外,某些颗粒物会导致电路的短路问题。当然,颗粒物对管脚焊接的影响也十分巨大,间接导致焊点的不充分、焊点松动甚至脱落的发生,进一步影响到整个系统。为了解决这些问题,实际生产中常常选择更加精细的原材料和工艺,在化学机械抛光(cmp)过程对抛光液进行筛选和工艺的优化,对芯片进行高效的清洁、清洗等,以此确保后序工艺的可靠性和稳定性。

3、中国专利申请(公开号cn106119972a)公开了“一种控制gasb单晶衬底表面颗粒度的方法”,其工艺方法如下:首先,将gasb单晶片进行抛光后,依次在无水乙醇、石油醚和异丙醇中进行超声清洗以去除表面残留和有机杂质颗粒。随后,浸入盐酸和异丙醇的混合溶液中再次超声以去除gasb单晶片表面氧化物及颗粒。最后,于氮气环境下干燥后塑封保存。整个工艺过程多次浸泡在无水乙醇中以防止过度氧化。该方法只适用于gasb单晶晶圆表面颗粒度的控制。其采用盐酸-异丙醇混合溶液进行超声清洗具有一定的局限性,该发明中的盐酸会与金属发生反应,不适用于互联完成的芯片的gasb衬底清洗,这会造成电路管脚腐蚀,导致封装可靠性下降,甚至报废。另外,盐酸会产生环境污染、危害人体等问题,不利于可持续发展的目标。


技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种控制红外探测器芯片gasb衬底表面颗粒杂质的方法,以克服现有技术中的不足。

2、为实现前述发明目的,本发明采用的技术方案包括:

3、根据本发明实施例的第一方面,提供了一种控制红外探测器芯片gasb衬底表面颗粒杂质的方法,包括以下步骤:

4、s1、对红外探测器芯片gasb衬底进行抛光,用去离子水对所述红外探测器芯片gasb衬底进行冲洗,获得抛光后的芯片gasb衬底;

5、s2、在纯氮气流下,将所述抛光后的芯片gasb衬底干燥完全,之后依次利用丙酮、去离子水重复喷枪清洗,获得清洗后的芯片gasb衬底;

6、s3、将所述清洗后的芯片gasb衬底依次浸入异丙醇、无水乙醇、去离子水中进行超声清洗,之后在纯氮气流中干燥完全,获得除杂后的红外探测器芯片gasb衬底。

7、进一步的,所述控制t2sl红外探测器芯片gasb衬底表面颗粒杂质的方法,步骤s1中,所述抛光的方法为机械抛光,所述机械抛光的方法包括将待处理的红外探测器芯片gasb衬底固定在抛光载具底部,调节下压力至30g,将抛光载具放置在聚氨酯抛光盘上;启动抛光盘低速匀速旋转,期间施加抛光液,增加所述抛光盘的转速至30rpm后恒速运行;达到抛光设定时间10min后,将抛光盘取下。

8、进一步的,所述抛光液的出液速率为4ml/min。

9、进一步的,所述机械抛光的抛光液为无定形二氧化硅抛光液。

10、进一步的,步骤s2中,所述喷枪清洗的气源为纯度4n的纯氮。

11、进一步的,步骤s2中,所述喷枪清洗的方法包括采用喷枪由下至上反复清洗。

12、进一步的,步骤s3中,所述超声清洗功率≤80%。

13、进一步的,步骤s2和s3中所述纯氮气流中氮气的纯度为4n。

14、进一步的,步骤s1、s2和s3中所述去离子水的处理时间≤2min。

15、进一步的,所述控制红外探测器芯片gasb衬底表面颗粒杂质的方法,还包括s4、将所述除杂后的红外探测器芯片gasb衬底装盒后保存于氮气柜中。

16、与现有技术相比,本发明的优点包括:

17、本发明实施例提供一种控制红外探测器芯片gasb衬底表面颗粒杂质的方法,通过抛光去除了芯片gasb衬底表面的氧化层,增加了表面疏水性,进一步降低了其表面粗糙度并去除了杂质,再通过丙酮、去离子水喷枪清洗去除额外的有机污染物和大部分抛光液磨粒,最后再辅以有机溶剂超声清洗,可以有效去除芯片gasb衬底表面剩余的残留及颗粒物,极大提升了t2sl红外探测器芯片gasb衬底表面质量。另外,本发明不使用盐酸等强酸作为清洗试剂,芯片电路部分不会发生腐蚀,且对环境较为友好,适用于t2sl红外探测器芯片的先进生产。



技术特征:

1.一种控制红外探测器芯片gasb衬底表面颗粒杂质的方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述控制t2sl红外探测器芯片gasb衬底表面颗粒杂质的方法,其特征在于:

3.根据权利要求2所述控制t2sl红外探测器芯片gasb衬底表面颗粒杂质的方法,其特征在于:所述抛光液的出液速率为4ml/min。

4.根据权利要求2-3中任一项所述控制红外探测器芯片gasb衬底表面颗粒杂质的方法,其特征在于:所述机械抛光的抛光液为无定形二氧化硅抛光液。

5.根据权利要求1所述控制红外探测器芯片gasb衬底表面颗粒杂质的方法,其特征在于:步骤s2中,所述喷枪清洗的气源为纯度4n的纯氮。

6.根据权利要求1所述控制红外探测器芯片gasb衬底表面颗粒杂质的方法,其特征在于:步骤s2中,所述喷枪清洗的方法包括采用喷枪由下至上反复清洗。

7.根据权利要求1所述控制红外探测器芯片gasb衬底表面颗粒杂质的方法,其特征在于:步骤s3中,所述超声清洗功率≤80%。

8.根据权利要求1所述控制t2sl红外探测器芯片gasb衬底表面颗粒杂质的方法,其特征在于:步骤s2和s3中所述纯氮气流中氮气的纯度为4n。

9.根据权利要求1所述控制红外探测器芯片gasb衬底表面颗粒杂质的方法,其特征在于:步骤s1、s2和s3中所述去离子水的处理时间≤2min。

10.根据权利要求1所述控制红外探测器芯片gasb衬底表面颗粒杂质的方法,其特征在于:还包括s4、将所述除杂后的红外探测器芯片gasb衬底装盒后保存于氮气柜中。


技术总结
本发明公开了一种控制红外探测器芯片GaSb衬底表面颗粒杂质的方法,包括S1、对红外探测器芯片GaSb衬底进行抛光,用去离子水进行冲洗;S2、将所述抛光后的芯片GaSb衬底干燥完全,之后依次利用丙酮、去离子水重复喷枪清洗;S3、将所述清洗后的芯片GaSb衬底依次浸入异丙醇、无水乙醇、去离子水中进行超声清洗,之后在纯氮气流中干燥完全。本发明提供的方法通过抛光去除了芯片GaSb衬底表面的氧化层,增加了表面疏水性,进一步降低了其表面粗糙度并去除了杂质,再通过丙酮、去离子水喷枪清洗去除额外的有机污染物和大部分抛光液磨粒,最后再辅以有机溶剂超声清洗,可以有效去除芯片GaSb衬底表面剩余的残留及颗粒物。

技术研发人员:张凡,何祖东,郭景新
受保护的技术使用者:浙江超晶晟锐光电有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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