中国电子科技集团有限公司第十一研究所，北京100015
针对InAs/GaSb II类超晶格红外探测器开发高质量背减薄工艺，获得了高质量衬底表面，改善了超晶格红外探测器组件的成像品质。采用机械抛光和机械化学抛光相结合的工艺减薄衬底，其中机械抛光削减衬底大部分厚度，然后通过机械化学抛光去除机械损伤。机械化学抛光过程中，在压力、转速等不变的情况下，主要研究机械化学抛光液的pH值对衬底表面质量的影响。实验结果表明，当机械化学抛光液的pH值为94时，获得了高质量、低损伤的芯片衬底表面，并实现了最佳的探测器组件成像效果。
InAs/GaSb II类超晶格 红外探测器 背减薄 pH值 InSb/GaSb type-II superlattice infrared detector back thinning pH value
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为实现大尺寸锑化铟混成芯片的高质量、高成品率背减薄, 介绍了一种单点金刚石车削与磨抛相结合的背减薄工艺。该工艺采用单点金刚石车削技术实现锑化铟芯片大量厚度去除, 然后通过旋转磨削工艺进一步去除车削损伤, 最终实现了1280×1024元(25 m)大尺寸锑化铟混成芯片背减薄(材料表面的半峰宽值约为8.20～11.90 arcsec)。与传统磨削工艺相比, 该工艺对尺寸大、面型差的半导体芯片兼容性强, 解决了大尺寸芯片在传统磨削工艺中因面型带来的裂片率高、减薄厚度不均匀的问题。
锑化铟 单点金刚石车削 背减薄 InSb single-point diamond turning back-thinning
为了验证外延材料制备工艺试验的正确性，减少GaSb衬底对红外光的吸收，同时提升探测器的可靠性和长期稳定性，需要对II类超晶格红外探测器的GaSb衬底进行减薄处理。采用机械抛光法和机械化学抛光法实现II类超晶格探测器的GaSb衬底背面减薄，最后利用专用腐蚀液腐蚀的方法将GaSb衬底全部去除，使II类超晶格材料完全露出。扫描电镜测试表明，超晶格材料腐蚀阻挡层能起到较好的阻挡作用，材料表面光滑，衬底无残留。探测器性能测试结果表明，减薄后的探测器芯片性能未发生变化。
II类超晶格 锑化镓衬底 背面减薄 腐蚀 type-II superlattice GaSb substrate back-thinning etch
背面减薄是制备InP基光电子芯片的一道重要工艺。晶圆被减薄后失去结构支撑, 会因应力作用产生剧烈形变, 翘曲度大幅提高。严重的翘曲会使芯片可靠性降低甚至失效, 应对晶圆的翘曲度进行控制和矫正。文章从“损伤层-翘曲度”理论出发, 实验研究了晶圆厚度、粘片方式、研磨压力、磨盘转速、磨料粒径对翘曲度的影响。根据试验结果优化工艺参量, 优化后晶圆的翘曲度降低了约20%; 再通过湿法腐蚀去除损伤层, 矫正已产生的翘曲, 使晶圆的翘曲度降低约90%。优化减薄工艺降低损伤应力与湿法腐蚀去除损伤层分别是控制和矫正晶圆翘曲度的适用方法, 可使翘曲度下降至之前的10%以内。
InP晶圆 背面减薄 损伤层 翘曲度 湿法腐蚀 InP chip wafers back-thinning lapping warpage wet corrosion
