一种砷化镓衬底的表面处理方法与流程

本发明涉及一种led和/或ld用的砷化镓衬底的表面处理方法，属于材料加工技术领域。

背景技术：

砷化镓作为一种重要的iii-v族直接带隙化合物半导体材料，因其电子迁移率高、禁带宽度大、消耗功率低等特性在微电子和光电子器件领域得到广泛的应用。砷化镓是目前仅此于半导体硅的生产量最大、应用最广、最为重要的化合物半导体材料，在微波器件、发光器件方面展现出了巨大的发展潜力，特别是目前红光led和ld器件领域，砷化镓仍为主流衬底材料。

鉴于砷化镓衬底在红光led和ld器件方面的重要应用，其表面处理显得格外重要，直接影响器件结构的稳定性及光电参数，例如在衬底表面生长外延层之前，往往需要进行化学清洗以保证表面的洁净，从而确保后续外延结构的质量，再比如芯片生产过程中的衬底减薄工艺，减薄后的衬底在进行背面欧姆接触电极蒸镀前，需要进行表面化学清洗以保证蒸镀质量，若表面无法保持洁净将直接导致芯片电压升高，更严重的将导致电极脱落。因此，在器件应用方面，如何保证砷化镓衬底的表面洁净成为关乎器件最终性能的重要因素。

目前普遍的砷化镓衬底表面处理方法为化学清洗或腐蚀，以除去衬底表面的污染物、杂质、有机物、氧化膜等，该种方法往往耗时相对较长，需要一定的温度、化学试剂，甚至特殊设备和工艺，不利于节能减排和提高生产效率。

中国专利文献cn1079579c公开了一种半导体衬底清洗方法与半导体器件制造方法，该方法主要将衬底沉浸在低溶解氧浓度的60℃以上纯水中，需要一定的浸泡时间，且主要用于去除衬底表面的化学氧化膜，不能保证衬底表面的完全洁净，并且过程包含多种设备部件，处理效果和效率不高，为简单的表面处理方法。

cn104518056a公开了一种反极性红光led的制备方法，其中涉及的砷化镓衬底腐蚀方法，采用了氨水溶液进行腐蚀，该方法腐蚀速率不易控制，易出现腐蚀不干净现象。

cn105382676a公开了一种砷化镓晶片的抛光方法，通过氧化剂、还原剂和机械抛光机实现，该抛光方法主要应用于对表面平整度和粗糙度要求较高的材料或器件中，不适用于红光led砷化镓衬底的抛光，也不利于提高生产效率。

技术实现要素：

针对现有砷化镓衬底的表面处理技术存在的不足，本发明提供一种砷化镓衬底的表面处理方法，该方法简单、操作简便、操作过程中无刺激性气味，不使用刺激性化学试剂，效率高，可有效去除砷化镓衬底表面残留有机物及各种杂质粒子，得到洁净的衬底表面，提高产品良率和器件的光电性能。

本发明的砷化镓衬底的表面处理方法，包括以下步骤：

(1)对砷化镓衬底进行减薄；

(2)将脉冲激光均匀作用于砷化镓衬底表面；

(3)将脉冲激光作用后的砷化镓衬底用去离子水清洗；

(4)将去离子水清洗后的砷化镓衬底用热氮烘干,得到表面洁净的砷化镓衬底。

所述步骤(2)中砷化镓衬底置于载片台上。

所述步骤(2)中脉冲激光的波长为248nm-1064nm，频率1-50hz，能量密度0.1-10j/cm²。

所述步骤(2)中脉冲激光作用于砷化镓衬底的时间为1-10分钟。

所述步骤(3)中的清洗时间为1-10分钟。

所述步骤(4)中的烘干温度30-90℃，烘干时间为1-10分钟。

本发明方法简单，处理效率高，不引入刺激性化学试剂，只需借助脉冲激光、去离子水和热氮即可实现砷化镓衬底的表面清洁处理，处理后的砷化镓衬底表面无有机物、杂质颗粒，保证了后续金属蒸镀后的界面接触质量，防止产生掉电极、器件电压高等异常，提高产品良率和器件性能，最大程度的保证了表面清洁度，同时也提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明砷化镓衬底的脉冲激光处理原理示意图；

其中：1.载片台，2.砷化镓衬底，3.脉冲激光束。

具体实施方式

实施例1

(1)按工艺要求的厚度对砷化镓衬底2进行减薄，使其厚度符合工艺要求。砷化镓衬底无固定晶向和尺寸要求；

(2)参见图1，将待处理的砷化镓衬底2置于载片台1上。载片台1不与脉冲激光束3发生相互作用且可完全承载砷化镓衬底2，无固定形状要求。

(3)调节脉冲激光能量密度为0.1j/cm²，激光波长248nm，频率1hz；

(4)将步骤(3)调节的激光均匀作用于砷化镓衬底表面，作用时间10分钟；

(5)关闭脉冲激光，将步骤(4)所得砷化镓衬底从载片台上取下置于去离子水中清洗1分钟；

(6)将步骤(5)所得砷化镓衬底进行热氮烘干，烘干温度30℃，烘干时间10分钟；

(7)烘干完毕后得到表面洁净的砷化镓衬底，进行后续生产。

实施例2

本实施例的步骤(1)和步骤(2)同实施例1。

(3)调节脉冲激光能量密度为4.5j/cm²，激光波长532nm，频率20hz；

(4)将步骤(3)调节完毕的激光均匀作用于砷化镓衬底表面，作用时间7分钟；

(5)关闭脉冲激光，将步骤(4)所得砷化镓衬底从载片台上取下置于去离子水中清洗5分钟；

(6)将步骤(5)所得砷化镓衬底进行热氮烘干，烘干温度60℃，烘干时间5分钟；

(7)烘干完毕后得到表面洁净的砷化镓衬底，进行后续生产。

实施例3

本实施例的步骤(1)和步骤(2)同实施例1。

(3)调节脉冲激光能量密度为10j/cm²，激光波长1024nm，频率30hz；

(4)将步骤(3)调节完毕的激光均匀作用于砷化镓衬底表面，作用时间4分钟；

(5)关闭脉冲激光，将步骤(4)所得砷化镓衬底从载片台上取下置于去离子水中清洗10分钟；

(6)将步骤(5)所得砷化镓衬底进行热氮烘干，烘干温度90℃，烘干时间1分钟；

(7)烘干完毕后得到表面洁净的砷化镓衬底，进行后续生产。

实施例4

本实施例的步骤(1)和步骤(2)同实施例1。

(3)调节脉冲激光能量密度为8.3j/cm²，激光波长1024nm，频率50hz；

(4)将步骤(3)调节完毕的激光均匀作用于砷化镓衬底表面，作用时间3分钟；

(5)关闭脉冲激光，将步骤(4)所得砷化镓衬底从载片台上取下置于去离子水中清洗8分钟；

(6)将步骤(5)所得砷化镓衬底进行热氮烘干，烘干温度75℃，烘干时间7分钟；

(7)烘干完毕后得到表面洁净的砷化镓衬底，进行后续生产。

技术特征：

技术总结
一种砷化镓衬底的表面处理方法，包括以下步骤：（1）对砷化镓衬底进行减薄；（2）将脉冲激光均匀作用于砷化镓衬底表面；（3）将脉冲激光作用后的砷化镓衬底用去离子水清洗；（4）将去离子水清洗后的砷化镓衬底用热氮烘干,得到表面洁净的砷化镓衬底。该方法简单，处理效率高，不引入刺激性化学试剂，只需借助脉冲激光、去离子水和热氮即可实现砷化镓衬底的表面清洁处理，处理后的砷化镓衬底表面无有机物、杂质颗粒，保证了后续金属蒸镀后的界面接触质量，防止产生掉电极、器件电压高等异常，提高产品良率和器件性能，最大程度的保证了表面清洁度，同时也提高了生产效率。

技术研发人员：胡夕伦;闫宝华;刘琦;郑兆河;肖成峰
受保护的技术使用者：山东浪潮华光光电子股份有限公司
技术研发日：2017.06.27
技术公布日：2019.01.04