半導體襯底中的可控氧濃度的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明的示例性實施例大體上涉及半導體制造，更具體地涉及控制IIIA-VA族化合物半導體襯底中的氧濃度的方法。
【背景技術】
[0002]諸如砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)和磷化鎵(GaP)等IIIA-VA族半導體化合物被廣泛用于諸如微波頻率集成電路、紅外發光二極管、激光器二極管、太陽能電池、高功率和高頻率電子器件和光學系統等器件的制造。許多產品的器件成品率和性能特性取決于在其制造過程中使用的半導體處理氣體中痕量雜質(trace impurity)的存在。結果，雜質可以被摻雜到單晶襯底中。通過所致力的努力，已經實現了改善這樣的系統和方法的獨創性和創新解決方案，并結合本發明的實施例來對其進行描述。
【發明內容】
[0003]根據本發明的一個示例性實施例，一種控制II1-V族化合物半導體襯底中的氧濃度的方法包括:在容器中放置多個II1-V族晶體襯底，并且在所述容器中放置預定量的材料。所述預定量的材料的原子對所述容器中的氧原子具有高的化學反應性。所述方法還包括保持所述容器內的預定壓力，以及對所述多個II1-V族晶體襯底進行退火，以在所述晶體襯底中產生(yield)氧濃度。所述氧濃度與所述預定量的材料相關聯。
[0004]根據本發明的一個示例性實施例，一種II1-V族半導體襯底具有可控氧濃度。通過以下步驟來控制所述氧濃度:在容器中放置多個πι-ν族晶體襯底；在所述容器中放置預定量的材料，保持所述容器內的預定壓力；以及對所述多個πι-ν族晶體襯底進行退火，以在所述晶體襯底中產生氧濃度。所述II1-V族晶體襯底的氧濃度與所述預定量的材料相關耳關。
[0005]根據本發明的一個示例性實施例，一種計算機程序產品包括非臨時性計算機可讀存儲介質和存儲于其中的計算機程序指令。所述計算機程序指令包括配置為執行以下步驟的程序指令:在容器中提供多個II1-V族晶體襯底，在所述容器中提供預定量的材料。所述預定量的材料的原子對氧原子具有高的化學反應性。所述計算機程序指令還包括:保持所述容器內的預定壓力，以及對所述多個II1-V族晶體襯底進行退火，以在所述單晶襯底中產生氧濃度。所述氧濃度與所述預定量的材料相關聯。
【附圖說明】
[0006]因此，在大體上描述了本發明的示例性實施例的情況下，現在將針對未必按比例繪制的附圖作出參考，并且在附圖中:
[0007]圖1示出了根據一些示例性實施例的用于控制半導體襯底中的氧濃度的方法；
[0008]圖2示出了根據一些示例性實施例的具有多個晶體襯底和預定量的對氧原子具有高的化學反應性的材料的密封容器；
[0009]圖3示出了說明氧與按重量計的碳之間的示例性關系的表格；
[0010]圖4示出了根據一些示例性實施例示出氧與碳重量之間的示例性關系的曲線圖；以及
[0011]圖5示出了根據一些實施例可以配置為控制系統的電路的示意性框圖。
【具體實施方式】
[0012]現在將參照附圖更全面地描述本發明，其中示出了本發明的一些而并非所有的實施例。本發明可以以許多不同形式體現，并且不應該被解釋為限于所闡述的實施例；相反，提供這些示例性實施例是為了使本發明變得徹底和完整，并向本領域技術人員全面地表達本發明的范圍。相似的附圖標記始終指代相似的元件。
[0013]圖1示出了用于控制II1-V族化合物半導體襯底中的氧濃度的示例性方法(本文所用的“示例”、“示例性”和類似的術語表示“用作示例、實例或說明”)。為了便于解釋本發明，描述將集中在特定的II1-V族化合物半導體材料砷化鎵(“GaAs”)，但是該方法(和/或其方案)可以容易地應用于或調整以適于其它化學制品，諸如磷化銦(InP)、磷化鎵(GaP)和/或用于制造半導體襯底和/或用于任何其它目的的其它材料。例如，一些實施例可以包括GaAs晶體生長工藝(下面更詳細地描述該示例)和退火工藝(下面更詳細描述)這兩者，來實現控制所制造的GaAs襯底中的氧濃度的能力。
[0014]參考圖1，在步驟S102中，根據一些實施例可以使用晶體生長爐，以使用任何合適的晶體生長工藝(諸如垂直梯度凝固工藝、垂直布里奇曼(Bridgman)工藝，液體封裝的丘克拉斯基(Czochralski)工藝、任何其它合適的晶體生長工藝、或晶體生長工藝的組合等)來生長一個或多個半絕緣的GaAs單晶錠。研磨裝置可以執行研磨工藝，以使每個生長的GaAs單晶錠成為圓柱狀和/或任何其它形式。例如，在S102中生長的晶錠可以形成為直徑為6英寸且為任何合適的長度的圓柱。因此，至少一個晶體生長爐可以被配置為使用任何合適的方法來執行與S102相關聯的功能中的至少一些，以例如使得II1-V族單晶可以被切片和/或以其它方式被加工為具有期望的厚度、錐形、弓形等。
[0015]在S104中，根據一些實施例，諸如內徑鋸切片機等切片機可以用于使用各種切割技術來將每個GaAs單晶錠切片成多個襯底。切割技術例如可以包括線鋸技術(例如，漿料線切片和金剛石線切片)、研磨流體切割技術、內徑鋸切片和/或任何其它合適的切割技術。
[0016]在S106中，可以使用邊緣研磨機和/或其它合適的機器來將(一個或多個)襯底的(一個或多個)邊緣磨斜角和/或以其它方式修圓。沒有研磨或修圓的邊緣通常呈現出在S104的切片工藝中形成的表面圖案。表面溝谷可能會捕獲顆粒和雜質。這些顆粒可以傳播到襯底表面，并增大襯底破裂的風險。因此，可以使用邊緣研磨機和/或其它合適的機器中來修圓邊緣，從而使表面不規則最小化以防止襯底的(一個或多個)邊緣在后續工藝中破裂、碎裂和/或以其它方式被損壞。
[0017]在S108中，(一臺或多臺)拋光機可以配置為執行拋光工藝，以對每個襯底的一個或多個表面進行拋光。拋光工藝可以包括執行去除襯底上的表面損傷的粗拋光工藝以及使每個襯底的表面平坦的最終拋光工藝(例如，化學機械拋光)。拋光工藝還可以進一步包括使用清洗設備進行清洗工藝，該清洗工藝至少可以從襯底表面清除部分殘留顆粒和殘余物。例如，清洗設備可配置為執行清洗工藝，諸如干法化學清洗工藝、濕法化學清洗工藝、和/或任何其它類型的清潔工藝。當在GaAs襯底的制造過程中執行濕法化學清洗工藝時，可以使用化學溶液。例如，可以將GaAs襯底浸入到清洗溶液(諸如比例為1:2:9的ΝΗ40Η:Η202:Η20混合物)中，并由此進行一次或多次去除。然后可以在例如使用去離子水的沖洗系統中對GaAs襯底進行沖洗。
[0018]在S110中，使用諸如具有鑷子狀部件的機器的裝載設備和/或其它工具來將切片的襯底裝載在襯底支撐架上，然后裝載在容器中。例如，圖2示出了切片的襯底202、襯底支撐架204和容器206。在一些實施例中，襯底支撐架204可以包括石英舟(quartz boat)。容器206可以是石英管、安瓿(ampoule)或任何其它合適的容器。
[0019]在S112中，為了在GaAs和/或其它類型的(一個或多個)襯底中產生不同的氧濃度水平，可以將圖2中示為材料210的、預定量的對氧原子具有高化學反應性的材料放入容器206中。該預定量的材料對氧原子具有大的負反應焓，例如，-98.4KJ/mol。材料210可以包括反應焓為-