InSb晶片损伤层深度的测试方法与流程

本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种insb晶片损伤层深度的测试方法。

背景技术：

insb作为一种ⅲ-ⅴ族化合物半导体材料，具有禁带宽度窄、电子有效质量小和电子迁移率高的特点。在3～5μm中波波段其拥有将近100％的量子效率，是制备中波红外探测器的关键材料。红外探测器历经单元、多元、一维线列和二维面阵的迅速发展，使得红外系统性能得到大幅提高，有利促进了红外技术在天文观察、侦察监视、搜索跟踪、辅助驾驶、消防及安全生产等领域的应用。

红外探测器像元数目不断增加、像元尺寸不断减小，集成度越来越高，这使得器件制造对晶片的表面质量要求越来越高。晶片制备工艺包括切割、研磨和抛光，机械加工的损伤深度是晶片质量的关键问题之一。晶片表面损伤对器件的性能影响巨大，损伤层不仅会使器件噪声增大，还会使表面悬挂键密度增大，造成表面吸附力增强，更容易吸附杂质离子，造成电性能下降，从而影响器件的整体性能。

晶片损伤层主要是由两层晶格不完整区构成，外表层是碎裂层，包括微裂纹、破碎和缺陷，碎裂层下面则是应力层。相关技术中，一般采用原子力显微镜或台阶仪检测晶片表面粗糙度及表面起伏或是利用扫描电子显微镜观察断面裂纹等来表征损伤层的厚薄，但此类方法只能定量测定晶片表面高形变碎裂层的厚度，对于应力层的厚度是无法测量。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种insb晶片损伤层深度的测试方法，用以解决现有技术中无法实现损伤层中应力层的定量测定的问题。

本发明实施例提出一种insb晶片损伤层深度的测试方法，包括：

测量insb晶片的重量m以及厚度h；

在所述insb晶片的第一面设置隔离膜，并测量具有所述隔离膜的insb晶片的重量m1；

对具有所述隔离膜的insb晶片进行腐蚀，并对腐蚀后的insb晶片进行半峰宽测试；

当半峰宽测试值趋于稳定，测量半峰宽测试值趋于稳定的insb晶片的重量m2，并根据公式1计算insb晶片损伤层深度h，

h＝(m1-m2)×h/m公式1。

根据本发明的一些实施例，所述测量insb晶片的重量m以及厚度h，包括：

清洗insb晶片；

测量清洗后的insb晶片的重量m以及厚度h。

进一步的，所述清洗insb晶片，包括：

依次采用丙酮、无水乙醇、去离子水对insb晶片进行超声清洗；

利用氮气枪将清洗后的insb晶片吹干。

根据本发明的一些实施例，所述在insb晶片的第一面设置隔离膜，包括：

将所述第一面用胶带覆盖。

根据本发明的一些实施例，所述对具有所述隔离膜的insb晶片进行腐蚀，并对腐蚀后的insb晶片进行半峰宽测试，包括：

配制腐蚀液；

将具有所述隔离膜的insb晶片逐次地浸入所述腐蚀液中进行腐蚀，并在每次腐蚀后对insb晶片进行半峰宽测试。

在本发明的一些实施例中，所述配制腐蚀液，包括：

准备氢氟酸hf、过氧化氢h2o2和水h2o；

按照hf：h2o2：h2o＝1：1：5～1：5：10的比例配制腐蚀液。

在本发明的一些实施例中，所述将具有所述隔离膜的insb晶片逐次地浸入所述腐蚀液中进行腐蚀，包括：

将粘贴有所述隔离膜的insb晶片放入聚四氟乙烯镂空盛放件中；

将盛放有insb晶片的聚四氟乙烯镂空盛放件逐次地浸入所述腐蚀液中进行腐蚀。

在本发明的一些实施例中，所述将具有所述隔离膜的insb晶片逐次地浸入所述腐蚀液中进行腐蚀，包括：

将具有所述隔离膜的insb晶片按照所述隔离膜朝下的方式逐次地浸入所述腐蚀液中进行腐蚀。

在本发明的一些实施例中，所述将具有所述隔离膜的insb晶片逐次地浸入所述腐蚀液中进行腐蚀，包括：

每次将具有所述隔离膜的insb晶片持续浸入所述腐蚀液中预设时间段，所述预设时间段大于等于5秒且小于等于10秒。

在本发明的一些实施例中，所述将具有所述隔离膜的insb晶片逐次地浸入所述腐蚀液中进行腐蚀，并在每次完成腐蚀后对insb晶片进行半峰宽测试，包括：

在对每次完成腐蚀后且对insb晶片进行半峰宽测试前，用去离子水对insb晶片进行清洗，并用氮气吹干。

采用本发明实施例，通过对insb晶片进行腐蚀，利用半峰宽值与损伤层剥离深度的关系来定量的测定的损伤层的深度，从而实现insb晶片中包含应力层在内的损伤层的定量测定，以满足后续各个工艺所要求的insb晶片最优去除量，提高insb晶片材料的利用率和加工效率，获得无损伤的insb晶片、为提升红外探测器的性能提供了理论依据和科学指导。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明实施例中insb晶片损伤层深度的测试方法的流程图；

图2是本发明实施例中insb晶片损伤层深度的测试方法的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明实施例提出一种insb晶片损伤层深度的测试方法，如图1所示，所述方法包括：

s101，测量insb晶片的重量m以及厚度h。

s102，在insb晶片的第一面设置隔离膜，并测量具有隔离膜的insb晶片的重量m1。

该步骤中，第一面为insb晶片的反面，insb晶片的反面及正面可以通过x射线定向仪确定。

s103，对具有隔离膜的insb晶片进行腐蚀，并对腐蚀后的insb晶片进行半峰宽测试。

需要说明的是，由于insb晶片的第一面具有隔离膜，因此对insb晶片进行腐蚀所腐蚀的是insb晶片上与第一面相对的一面，即为insb晶片的正面。在使用insb晶片进行红外探测器的制造过程中，使用的是晶片的正面，因此测定的损伤层深度也需要是晶片正面的损伤层深度，晶片反面若不做隔离保护，也会在微层腐蚀的过程中被腐蚀，那样最终测定计算出的损伤层深度将不是晶片正面的损伤层深度。

s104，当半峰宽测试值趋于稳定，测量半峰宽测试值趋于稳定的insb晶片的重量m2，并根据公式1计算insb晶片损伤层深度h，

h＝(m1-m2)×h/m公式1。

这里需要解释说明的是，半峰宽值越大，则说明insb晶片的损伤越大，因此可以从半峰宽值与损伤层剥离深度的关系来定量的测定损伤层的深度。

采用本发明实施例，通过对insb晶片进行腐蚀，利用半峰宽值与损伤层剥离深度的关系来定量的测定的损伤层的深度，从而实现insb晶片中包含应力层在内的损伤层的定量测定，以满足后续各个工艺所要求的insb晶片最优去除量，提高insb晶片材料的利用率和加工效率，获得无损伤的insb晶片、为提升红外探测器的性能提供了理论依据和科学指导。

在上述实施例的基础上，进一步提出各变型实施例，在此需要说明的是，为了使描述简要，在各变型实施例中仅描述与上述实施例的不同之处。

根据本发明的一些实施例，测量insb晶片的重量m以及厚度h，包括：

清洗insb晶片。

测量清洗后的insb晶片的重量m以及厚度h。

通过清洗insb晶片，可以去除insb晶片上的油污、有机杂质、金属颗粒等，以提高insb晶片损伤层深度的测试精度。

进一步的，清洗insb晶片，包括：

依次采用丙酮、无水乙醇、去离子水对insb晶片进行超声清洗。可以理解的是，先采用丙酮对insb晶片进行超声清洗，然后采用无水乙醇对insb晶片进行超声清洗，最后采用去离子水对insb晶片进行超声清洗。

利用氮气枪将清洗后的insb晶片吹干。

根据本发明的一些实施例，在insb晶片的第一面设置隔离膜，包括：

将第一面用胶带覆盖。由此，可以保护此面不被腐蚀液腐蚀。

根据本发明的一些实施例，对具有隔离膜的insb晶片进行腐蚀，并对腐蚀后的insb晶片进行半峰宽测试，包括：

配制腐蚀液；

将具有隔离膜的insb晶片逐次地浸入腐蚀液中进行腐蚀，并在每次腐蚀后对insb晶片进行半峰宽测试。

需要说明的是，这里所提到的“将具有隔离膜的insb晶片逐次地浸入腐蚀液中进行腐蚀，并在每次腐蚀后对insb晶片进行半峰宽测试”可以理解为将insb晶片浸入腐蚀液一段时间后取出进行半峰宽测试，然后再将insb晶片浸入腐蚀液，如此反复多次。

在本发明的一些实施例中，配制腐蚀液，包括：

准备氢氟酸hf、过氧化氢h2o2和水h2o；

按照hf：h2o2：h2o＝1：1：5～1：5：10的比例配制腐蚀液。

例如，hf、h2o2、h2o可以按照1：1：8的比例进行配置。

在本发明的一些实施例中，将具有隔离膜的insb晶片逐次地浸入腐蚀液中进行腐蚀，包括：

将粘贴有隔离膜的insb晶片放入聚四氟乙烯镂空盛放件中；

将盛放有insb晶片的聚四氟乙烯镂空盛放件逐次地浸入腐蚀液中进行腐蚀。

由此，腐蚀液可以通过镂空盛放件的镂空对insb晶片进行腐蚀，研发的特定腐蚀液可以对insb晶片正面进行可控、稳定地微层腐蚀。

在本发明的一些实施例中，将具有隔离膜的insb晶片逐次地浸入腐蚀液中进行腐蚀，包括：

将具有隔离膜的insb晶片按照隔离膜朝下的方式逐次地浸入腐蚀液中进行腐蚀。由此，可以保证腐蚀液对第一面的相对面充分腐蚀。

在本发明的一些实施例中，将具有隔离膜的insb晶片逐次地浸入腐蚀液中进行腐蚀，包括：

每次将具有隔离膜的insb晶片持续浸入腐蚀液中预设时间段，预设时间段大于等于5秒且小于等于10秒。

在本发明的一些实施例中，将具有隔离膜的insb晶片逐次地浸入腐蚀液中进行腐蚀，并在每次完成腐蚀后对insb晶片进行半峰宽测试，包括：

在对每次完成腐蚀后且对insb晶片进行半峰宽测试前，用去离子水对insb晶片进行清洗，并用氮气枪吹干。由此，可以保障测量精度。

在本发明的一些实施例中，晶片为insb晶片。进一步的，insb晶片的晶向为<111>方向。

需要说明的是，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

下面参照图2以一个具体的实施例详细描述根据本发明实施例的晶片损伤层深度的测试方法。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对本发明的具体限制。凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。

本发明实施例提出一种晶片损伤层深度的测试方法，其中，晶片为insb晶片，所述晶片损伤层深度的测试方法用于测定insb晶片中包含应力层在内的损伤层深度。如图2所示，所述测试方法包括：

s201，选取用于制备红外探测器的<111>晶向的insb晶片。

s202，依次采用丙酮、无水乙醇、去离子水对insb晶片进行超声清洗，并用氮气枪将清洗后的晶片吹干。

s203，用精度为0.1mg的电子天平测量清洗后的insb晶片的重量m，用精度为0.1μm的晶片厚度测量系统测量insb晶片的厚度h。

s204，用3m胶带粘贴insb晶片的反面。

s205，用精度为0.1mg的电子天平测量具有隔离膜的insb晶片的重量m1。

s206，按照hf：h2o2：h2o＝1：1：8的比例配制微层腐蚀液。

s207，将具有隔离膜的insb晶片按照隔离膜朝下的方式放入聚四氟乙烯镂空盛放件中。

s208，将放置有insb晶片的聚四氟乙烯镂空盛放件浸入微层腐蚀液中5s-10s后取出。

s209，用去离子水清洗insb晶片并用氮气枪吹干insb晶片。

s210，用高分辨率x射线衍射仪对insb晶片进行半峰宽测试。

s211，判断insb晶片的半峰宽测试值是否趋于稳定，若是，执行步骤s212，否则重复步骤s208-s210。

s212，用精度为0.1mg的电子天平测量insb晶片的的重量m2。

s213，根据m、h、m1、m2，计算insb晶片损伤层深度h。

这里，需要解释说明的是，高分辨率x射线双晶衍射对insb晶片损伤的碎裂及应变非常敏感，损伤层严重地破坏了insb晶片表面附近原子的有序排列，当x射线照射在破坏了的原子扰乱层上而产生衍射时，在布拉格衍射角位置上会引起x射线衍射曲线半峰宽值的宽化，半峰宽值越大，insb晶片损伤越大，因此可以从半峰宽值与损伤层剥离深度的关系来定量的测定损伤层的深度。

本发明实施例，通过对晶片进行腐蚀，利用半峰宽值与损伤层剥离深度的关系来定量的测定的损伤层的深度，从而实现晶片中包含应力层在内的损伤层的定量测定，以满足后续各个工艺所要求的晶片最优去除量，提高晶片材料的利用率和加工效率，获得无损伤的晶片、为提升红外探测器的性能提供了理论依据和科学指导。

需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。