阅读说明：本技术 一种在iii-v材料上镀高粘附性薄膜的方法 (Method for plating high-adhesion film on III-V material ) 是由 任慧群 崔虎山 邹志文 丁光辉 范思大 吴志浩 许开东 陈璐 于 2019-10-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种从III-V材料上,如III-V衬底或者和其之上形成的III-V器件结构,镀高粘附性薄膜的方法,具体是在PECVD反应腔室内采用非反应惰性气体等离子轰击III-V衬底及III-V器件结构,以去除III-V材料上的自然氧化层(如氧化铟、氧化镓等),然后再进行PECVD方式镀膜；所述非反应惰性气体选自氩气(Ar)、氦气(He)、氙气(Xe)、氖气(Ne)或氢气(H<Sub>2</Sub>)。本发明通过非反应惰性气体的等离子轰击,在不破真空环境下有效去除III-V自然氧化层,然后完成镀膜从而杜绝薄膜粘附性的问题。(The invention discloses a method for plating a high-adhesion film on a III-V material, such as a III-V substrate or a III-V device structure formed on the III-V substrate, which specifically comprises the steps of bombarding the III-V substrate and the III-V device structure by adopting non-reactive inert gas plasma in a PECVD reaction chamber to remove a natural oxide layer (such as indium oxide, gallium oxide and the like) on the III-V material, and then plating a film in a PECVD mode; the non-reactive inert gas is selected from argon (Ar), helium (He), xenon (Xe), neon (Ne) or hydrogen (H) 2 ). The method effectively removes the III-V natural oxide layer under the condition of no vacuum breaking through the plasma bombardment of non-reactive inert gas, and then finishes film coating, thereby avoiding the problem of film adhesion.)

一种在III-V材料上镀高粘附性薄膜的方法

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，具体涉及一种在IIII-V材料上镀高粘附性薄膜的方法。

背景技术

III-V族半导体材料，如磷化铟（InP）、砷化镓（GaAs）等，在光通讯、5G方面应用非常火热，但是在其衬底上镀膜（氧化硅、氮化硅等）不易实现，主要原因是PECVD制备的薄膜粘附性太差，最后在器件切割时无法通过蓝膜工序，导致粘在蓝色切割膜的氧化硅、氮化硅等会被撕下来；另外由于氢气的原因，还会导致在金属溅射以后退火过程中产生金属膜层的鼓泡现象。

目前多是使用PECVD方式在III-V衬底上镀膜，PECVD的工艺是在200~300℃和<200mTorr腔压下慢速镀氧化硅或氮化硅介质薄膜（几个Å/min）。目的是基于硅烷、氨气、笑气等气体充分反应形成氮化硅、氧化硅，以减少其薄膜中的氢含量和悬挂键数量使薄膜足够致密。但是III-V化合物表面形成的自然氧化层（如氧化铟、氧化镓等）会降低薄膜粘附性。一般在PECVD工序之前加稀盐酸、稀硫酸等清洗方式，但样品在干燥过程中被氧化。采用低速沉积薄膜，一般镀300~500nm厚的膜需要20~30分钟的工艺时间；同时，一般液体化学液清洗是常温常压下做的，无法跟氧气彻底隔离。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明通过改善对III-V材料表面的预清洗方法，即在PECVD镀膜腔室内把III-V样品的自然氧化层去除，从而增加介质薄膜（氧化硅、氮化硅）对III-V器件的粘附性。

为实现上述有益效果，本发明采用以下技术方案：

一种III-V材料上镀高粘附性薄膜的方法，是在PECVD反应腔室内采用非反应惰性气体等离子轰击III-V材料表面（III-V衬底或III-V器件结构），以去除III-V自然氧化层（如氧化铟、氧化镓等），然后再进行PECVD方式镀膜；

所述非反应惰性气体选自氩气（Ar）、氦气（He）、氙气（Xe）、氖气（Ne）、氢气（H₂）或者是它们的任意组合。

进一步地，所述非反应惰性气体等离子轰击的功率为10~1000W。

进一步地，所述非反应惰性气体的体积流量为100~5000scccm。

进一步地，所述非反应惰性气体的工艺压强为100~10000mTorr。

进一步地，所述工艺时间为1~300s。

有益效果：一般常温常压下的化学清洗与PECVD真空镀膜并不兼容，而且样品干燥时其表面还是被重新氧化。本发明通过非反应惰性气体的等离子轰击，在不破真空环境下有效去除III-V材料表面的自然氧化层，然后完成镀膜从而杜绝薄膜粘附性的问题。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行进一步说明。

实施例1

下面以在III-V衬底上镀氮化硅工艺为例，对本发明的技术方案作具体说明：

首先把III-V样品放PECVD反应腔室内，通过干泵把腔体内抽真空到1mTorr以下，此时腔体的温度是200℃；

向PECVD反应腔室内通入惰性气体氩气，气体流量为2000 sccm，并把腔压控制在1600mTorr；

开启射频电源启辉轰击样品表面去除自然氧化层，功率400W，30s；

等离子清洗工艺结束以后，关闭射频，并对腔室用氮气吹扫1~10次；

吹扫结束以后，往腔体内通入薄膜沉积气体，硅烷（10~1000sccm）、氨气（10~1000sccm）、氮气（100~10000sccm）；

等压强达到1~5Torr稳定5秒以后，开启射频电源；

功率10~1000W，工艺时间与镀膜厚度有关，1~1000s，工艺结束以后关掉射频电源；

腔室用氮气吹扫1~10次；

样品传到loadlock或者腔体内冲高纯氮气取片。