一种外延缺陷的处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种外延缺陷的处理方法，包括以下步骤：在所述外延片表面制备至少一层腐蚀截止层；将外延缺陷的凸起部分的腐蚀截止层采用物理方法破坏，露出腐蚀截止层下的外延层；用湿法腐蚀的方法腐蚀上述露出的外延层；去除腐蚀截止层并在外延片表面制备钝化层。
【专利说明】
一种外延缺陷的处理方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种外延缺陷的处理方法，属半导体器件与工艺技术领域。
【背景技术】
[0002]化学气相沉积方法例如金属有机化学气相沉积(MOCVD)在LED与多结太阳电池等领域的应用非常广泛。LED与多结太阳电池的外延层均具由多个薄层组成。以发展最为成熟的Ge/InQ.Q1GaAs/GaInP三结电池为例，其外延过程是在Ge衬底上MOCVD生长In0.tnGaAs中电池和GaInP顶电池，每一结电池都具有窗口层、发射区、基区、背场层多层外延结构，同时子电池之间还有隧穿结层。
[0003]在化学气相沉积的过程中，外延片表面很难保证绝对的洁净，经常会有颗粒杂质等异物掉落到外延片表面，我们称之为外延掉点现象。外延掉点一般会在后续的外延生长过程中被后续生长的外延层层层覆盖，最后形成外延片表面的凸起。凸起高度由掉落异物的大小决定。由于掉点覆盖了原有的外延表面，在掉点处生长的外延层的晶体质量会变得比较差，原子排列变得杂乱无章，更接近于非晶的状态。
[0004]而对LED器件与光伏器件等光电器件来说，其外延层的晶体质量非常重要。晶体质量差会导致所外延生长的半导体材料的非辐射复合几率变高。对光伏器件来说，会导致并联电阻变小，漏电增大，填充因子或开路电压性能恶化。对LED器件来说，会导致器件的内部漏电变大，内量子效率降低，发光亮度下降。
【发明内容】
[0005]为解决上述技术问题，本发明公开了一种外延缺陷的处理方法，包括以下步骤:1)在一具有外延缺陷凸起的外延片表面制备至少一层腐蚀截止层;2)将外延缺陷的凸起部分的腐蚀截止层采用物理方法破坏，露出腐蚀截止层下的外延层;3)用湿法腐蚀的方法腐蚀上述露出的外延层;4)去除腐蚀截止层并在外延片表面制备钝化层。
[0006]进一步地，所述外延片表面具有多层不同半导体材料的外延层，其总厚度范围在Iμπι至50μηι之间。
[0007]进一步地，所述外延缺陷的凸起部分是在外延过程中由于异物掉落在外延表面所形成的，其凸起的高度范围在I微米至数百微米之间。
[0008]进一步地，所述腐蚀截止层材料包含但不限于光刻胶、介质材料、半导体，其厚度范围在1nm至20μηι之间，不能被用于腐蚀上述外延层的化学溶液所腐蚀。
[0009]进一步地，步骤2)中所述的用于破坏外延缺陷的凸起部分的腐蚀截止层的物理方法包含但不限于刀片刮除、专门的制具的刮除、研磨等，在腐蚀截止层被破坏后露出其下方的外延层。在破坏外延缺陷的凸起部分的腐蚀截止层的过程中也可以破坏外延缺陷的凸起部分的外延层，形成坑洞。
[0010]进一步地，步骤3)中，控制所述湿法腐蚀的条件，使其不会破坏腐蚀截止层及其保护的外延层，而只会腐蚀外延缺陷位置露出的外延层，所述湿法腐蚀可以是一步腐蚀或者多步腐蚀，将外延缺陷位置的多层外延层腐蚀，形成腐蚀坑。可以根据需要控制湿法腐蚀的条件，以控制腐蚀坑的面积大小。
[0011]进一步地，步骤4)所述腐蚀截止层去除与制备钝化层为两步工艺，可以先做腐蚀截止层去除，再制备钝化层;也可以先制备钝化层，再用腐蚀截止层作为掩膜剥离掉上述腐蚀坑以外区域的钝化层。所述钝化层为介质材料，具有钝化腐蚀坑的侧壁，减小侧壁漏电的作用。
[0012]进一步地，所述处理方法可以与芯片工艺相结合，将芯片工艺中的工序根据实际需要穿插到处理方法的过程中。
[0013]本发明同时提供了一种半导体器件的利记博彩app，包括步骤:I)采用外延生长技术形成外延层，其具有在外延过程中由于异物掉落在外延表面所形成的外延缺陷凸起;2)在所述外延层的表面上制备至少一层腐蚀截止层;3)将外延缺陷的凸起部分的腐蚀截止层采用物理方法破坏，露出腐蚀截止层下的外延层;4)用湿法腐蚀的方法腐蚀上述露出的外延层;5)去除腐蚀截止层。
[0014]本发明的创新点及优点在于:结合物理与化学方法，利用物理方法破坏外延缺陷的凸起部分的腐蚀截止层，在化学湿法腐蚀过程中使得腐蚀截止层只保护凸起位置以外的外延层，实现对凸起的缺陷位置的外延层的选择腐蚀和钝化。经过腐蚀和钝化后，外延掉点周围的晶体质量差的外延层被去除，减小了由于晶体质量差导致的非辐射复合，同时用化学腐蚀和制备介质层钝化了腐蚀坑的侧壁，减小了漏电。
[0015]本发明可用于LED或光伏领域。对多结太阳电池来说，采用本发明可消除凸起的外延缺陷对电池芯片性能的影响，减少由于掉点带来的非辐射复合，保证了开路电压与填充因子的正常，而外延缺陷的直径一般在数微米至数十微米之间，其面积占外延片的面积比例非常小，不足千分之一，因此所述的处理方法也不会对短路电流造成明显影响。对LED器件来说，采用本发明可部分消除由于外延缺陷导致的内部漏电，避免内量子效率受到影响，同时当芯片尺寸较大时，该处理方法所损伤的外延面积相对较小，因此对其发光亮度的影响也$父小，从而提尚了芯片的良率。
【附图说明】
[0016]图1显示了根据本发明实施的一种外延缺陷的处理方法的流程图。
[0017]图2?5显示了根据本发明实施的制作多结太阳电池的过程示意图。
[0018]图中标示:
001: Ge 衬底;
002: In。.QiGaAs子电池；
003:外延掉点；
004: GaInP 子电池；
005: GaAs欧姆接触层；
006: S12腐蚀截止层；
007:刀具；
008:正面电极；
009:减反射膜； 010:背面电极。
【具体实施方式】
[0019]下面结合实施例对本发明作进一步描述，但不应以此限制本发明的保护范围。
[0020]下面实施例公开了一种由于外延掉点现象而引起的外延缺陷的处理方法，请参看图1，其主要包括步骤SlOO?S400，首先在外延层的表面上形成腐蚀截止层，接着结合物理与化学方法，利用物理方法破坏外延缺陷的凸起部分的腐蚀截止层，在化学湿法腐蚀过程中使得腐蚀截止层只保护凸起位置以外的外延层，实现对凸起的缺陷位置的外延层的选择腐蚀和钝化。
[0021]下面以多结太阳电池为例，详细说明采用上述处理方法制作半导体器件的方法。
[0022]如图2所示，本实例采用的衬底为Ge衬底001，用MOCVD方式在Ge缓冲层上依次生长InGaAs子电池002、GaInP子电池004、GaAs欧姆接触层005。在本实例中，在生长InGaAs子电池后外延片表面掉落杂质颗粒，形成外延掉点003，并在后续生长过程中被GaInP和GaAs外延层覆盖。
[0023]如图2所示，在该外延片正面表面采用PECVD的方法制备500nm厚度的S12腐蚀截止层006。采用刀具007刮外延片表面，使得外延掉点的凸起处的腐蚀截止层和部分外延层被刮除，露出下方的外延层，如图3所示。
[0024]采用H2O2与H3PO4的混合溶液腐蚀露出的GaAs欧姆接触层005与Inao1GaAs子电池外延层002，采用HCl与Η3ΡΟ4的混合溶液腐蚀GaInP子电池外延层004，形成腐蚀坑，外延掉点003也随之脱落。腐蚀过程中通过控制时间来控制腐蚀坑的大小，使得腐蚀坑的直径比外延片处理之前的凸起的外延缺陷的直径略大，以确保去除了外延掉点周围的晶体质量差的外延层。之后再用HF腐蚀掉腐蚀截止层006，如图4所示。
[0025]用剥离的方法制备出AuGeNi/Ag/Au正面电极008，以正面电极为掩膜用柠檬酸与H2O2的混合溶液腐蚀掉电极以外的GaAs欧姆接触层005。在芯片表面用电子束蒸发的方法制备Ti0x/Al203减反射膜009，在腐蚀坑侧壁上的减反射膜同时会起到钝化作用。用光刻胶作为掩膜，用HF腐蚀掉正面电极上的减反射膜。在衬底背面蒸镀Ti/Pd/Ag作为背面电极010，如图5所示。最后通过切割及切割道腐蚀钝化形成单个电池芯片。
[0026]通过上述方面获得的，可消除凸起的外延缺陷对电池芯片性能的影响，减少由于掉点带来的非辐射复合，保证了开路电压与填充因子的正常，而外延缺陷的直径一般在数微米至数十微米之间，其面积占外延片的面积比例非常小，不足千分之一，因此所述的处理方法也不会对短路电流造成明显影响。
【主权项】
1.一种外延缺陷的处理方法，其步骤包括: 在一具有外延缺陷凸起的外延片表面制备至少一层腐蚀截止层； 将外延缺陷的凸起部分的腐蚀截止层采用物理方法破坏，露出腐蚀截止层下的外延层； 用湿法腐蚀的方法腐蚀上述露出的外延层； 去除腐蚀截止层。2.根据权利要求1所述的一种外延缺陷的处理方法，其特征在于:所述外延片表面具有多层不同半导体材料的外延层，其总厚度范围在Iym至50μηι之间。3.根据权利要求1所述的一种外延缺陷的处理方法，其特征在于:所述腐蚀截止层材料为光刻胶、介质材料或半导体材料，不被用于腐蚀上述外延层的化学溶液所腐蚀。4.根据权利要求1所述的一种外延缺陷的处理方法，其特征在于:所述腐蚀截止层的厚度范围在1nm至20nm之间。5.根据权利要求1所述的一种外延缺陷的处理方法，其特征在于:所述外延缺陷的凸起部分是在外延过程中由于异物掉落在外延表面所形成的，其凸起的高度范围在I?ΙΟΟΟμπι之间。6.根据权利要求1所述的一种外延缺陷的处理方法，其特征在于:步骤2)中所述的用于破坏外延缺陷的凸起部分的腐蚀截止层的物理方法包含刀片刮除、专门的制具的刮除或者研磨，在腐蚀截止层被破坏后露出其下方的外延层。7.根据权利要求1所述的一种外延缺陷的处理方法，其特征在于:步骤2)中在破坏外延缺陷的凸起部分的腐蚀截止层的过程中也同时破坏外延缺陷的凸起部分的外延层，形成坑洞。8.根据权利要求1所述的一种外延缺陷的处理方法，其特征在于:所述步骤3)中，控制所述湿法腐蚀的条件，使其只将外延缺陷位置的外延层腐蚀，形成腐蚀坑。9.根据权利要求1所述的一种外延缺陷的处理方法，其特征在于:所述处理方法与所续芯片工艺相结合，将芯片工艺中的工序根据实际需要穿插到处理方法的过程中。10.一种半导体器件的利记博彩app，包括步骤: 1)采用外延生长技术形成外延层，其具有在外延过程中由于异物掉落在外延表面所形成的外延缺陷凸起； 2)在所述外延层的表面上制备至少一层腐蚀截止层； 3)将外延缺陷的凸起部分的腐蚀截止层采用物理方法破坏，露出腐蚀截止层下的外延层； 4)用湿法腐蚀的方法腐蚀上述露出的外延层； 5)去除腐蚀截止层。
【文档编号】H01L21/02GK106025000SQ201610384817
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月2日
【发明人】刘冠洲, 毕京锋, 李明阳, 宋明辉, 李森林, 陈文浚
【申请人】天津三安光电有限公司