1.本技术涉及磷化铟单晶衬底制备的技术领域，尤其是涉及一种磷化铟晶片及其混合清洗工艺。


背景技术：

2.目前，随着光纤通讯领域的迅速发展，激光通讯与信息传输的核心器件的需求量也逐渐增大，使得基于磷化铟晶片制备的激光器和探测器芯片的需求量在逐年上升。其中，磷化铟晶片主要通过金属有机物化学气相沉积生长出不同结构的外延层，然后制备出光发射二极管、激光器、超辐射发光二极管、红外探测器与传感器件等。
3.其中，外延开盒即用的磷化铟晶片打开包装就可以放入客户的外延炉中进行材料生长，生长过程都是原子级表面台阶起伏条件下进行的，对磷化铟晶片的表面质量要求很高。磷化铟表面不允许有亚表面损伤、划伤和点状损伤等缺陷，也不允许有化学污染。磷化铟晶片需要在超洁净环境下，采用超洁净的化学品和电阻率18mω以上的去离子水对磷化铟晶片表面进行洁净处理，然后在超洁净环境下干燥，用洁净的包装盒和包装袋在超纯氮气环境下对磷化铟晶片进行包装。
4.针对上述相关技术，发明人认为，现有相关技术很难较好的将磷化铟晶片表面的颗粒和金属残留物进行清理，不能达到开盒即用的要求。


技术实现要素：

5.为了较好的将磷化铟晶片表面进行清洁，本技术提供一种磷化铟晶片及其混合清洗工艺。
6.第一方面，本技术提供一种磷化铟晶片的混合清洗工艺，采用如下技术方案：一种磷化铟晶片的混合清洗工艺，其包括如下步骤：1）将抛光后的磷化铟晶片置于氮气与氟化氮的混合气体中，经过电场等离子化，对所述晶片表面进行冲洗，其中，氮气与氟化氮的摩尔比为100：（4-8）；2）在-10-10℃下，将所述晶片在含有h2o2的氨水溶液中浸泡晶片，然后通过去离子水进行洗涤，过氧化氢、nh3与水的重量份比如下：过氧化氢：nh3：水=（5-10）：（6-14）：100；3）在-10-15℃下，将步骤2）得到的晶片浸泡在质量分数为60-75%的硫酸溶液中，然后通过去离子水进行洗涤；4）在-10-10℃下，通过有机酸溶液浸泡步骤3）得到的晶片，并震荡处理，然后通过去离子水清洗；5）将步骤4）得到的晶片甩干，然后将其在混合气体中进行干法清洗后，得到成品；其中，所述步骤5）中的混合气体包括氮气、h2o2、hf、hcl、还原性气体，其各气体的摩尔比如下：氮气：h2o2：hf：hcl：还原性气体=100：（10-14）：（6-10）：（3-7）：（5-9）。
7.通过采用上述技术方案，通过液体和干法清洗的混合清洗工艺下，通过干法清洗和液体清洗之间的相互协同作用，发挥其各自清洗工艺的优点，可以将磷化铟晶片在较低
温度下将其表面的金属残留较好的除去，并且本技术的磷化铟晶片无白雾，其亮点几乎不存在，较优的达到了开盒即用的目的。
8.作为优选：所述步骤5）中的混合气体的摩尔比为：氮气：h2o2：hf：hcl：还原性气体=100：（12-13）：（7-9）：（4-6）：（6-8）。
9.通过采用上述技术方案，通过酸性气体和还原性气体的相互协同，可以使磷化铟表面的金属残留大量减少，对其表面存在的颗粒进行清除。
10.作为优选：所述有机酸溶液中的有机酸包括柠檬酸、乙二胺四乙酸，其添加的重量份如下：柠檬酸3-10份、乙二胺四乙酸5-10份、水50-70份。
11.通过采用上述技术方案，乙二胺四乙酸具有优异的螯合效果，可以和磷化铟表面的金属离子进行螯合，从而可以大大降低磷化铟表面的金属残留量。
12.作为优选：所述有机酸溶液包括如下重量份的原料：柠檬酸4-7份、乙二胺四乙酸7-9份、水55-65份。
13.通过采用上述技术方案，通过对柠檬酸和乙二胺四乙酸进行进一步的配比优化，可以使金属残留量进一步减少，使其表面铜残留量减少到0.33
×
10
10
原子/cm2，同时晶片表面锌残留减少到0.32
×
10
10
原子/cm2。
14.作为优选：所述还原性气体为一氧化氮和硫化氢，其与氮气的摩尔比如下：氮气：co：h2s =100：（1-3）：（2-4）。
15.作为优选：所述步骤3）还包括如下步骤：在5-15℃下，将硫酸处理后的晶片浸泡在酸性高锰酸钾溶液中，然后通过去离子水进行清洗。
16.通过采用上述技术方案，酸性高锰酸钾具有较好的氧化作用，可以使晶片表面的金属残留物被氧化，然后与后续的有机酸溶液相互配合，使有机酸和被氧化的金属进行螯合，然后较好的将其表面的金属残留物除去。
17.作为优选：所述酸性高锰酸钾溶液的质量分数为0.5-1%，其含有的酸为盐酸，盐酸与高锰酸钾的摩尔量相同。
18.第二方面，本技术提供一种磷化铟晶片，采用如下技术方案：一种磷化铟晶片，所述磷化铟晶片是由权利要求1-7任一所述的磷化铟晶片的混合清洗工艺清洗得到。
19.通过采用上述技术方案，本技术的混合清洗工艺清洗的磷化铟晶片的亮点个数均在2个/0.5μm2以下，无白雾，晶片表面铜残留均在0.67
×
10
10
原子/cm2以下，同时晶片表面锌残留均不超过0.54
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10
10
原子/cm2。
20.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1、通过液体和干法清洗的混合清洗工艺下，通过干法清洗和液体清洗之间的相互协同作用，发挥其各自清洗工艺的优点，可以将磷化铟晶片在较低温度下将其表面的金属残留较好的除去，并且本技术的磷化铟晶片无白雾，其亮点几乎不存在，较优的达到了开盒即用的目的。
21.2、酸性高锰酸钾具有较好的氧化作用，可以使晶片表面的金属残留物被氧化，然后与后续的有机酸溶液相互配合，使有机酸和被氧化的金属进行螯合，然后较好的将其表面的金属残留物除去。
22.3、本技术的混合清洗工艺清洗的磷化铟晶片的亮点个数均在2个/0.5μm2以下，无白雾，晶片表面铜残留均在0.67
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10
10
原子/cm2以下，同时晶片表面锌残留均不超过0.54
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10
10
原子/cm2。
具体实施方式
23.以下结合具体内容对本技术作进一步详细说明。
24.原料本技术所用原料均为普通市售产品。
25.制备例制备例1-4制备例1-4的一种有机酸溶液，其各原料及各原料用量表1所示，其制备步骤如下：制备例1-4的各原料及各原料用量（kg） 制备例1制备例2制备例3制备例4柠檬酸34710乙二胺四乙酸10975水50556570
实施例
26.实施例1一种磷化铟晶片，其混合清洗工艺如下：1）将抛光后的磷化铟晶片置于氮气与氟化氮的混合气体中，经过电场等离子化，对所述晶片表面进行冲洗，其中，氮气与氟化氮的摩尔比为100： 4；2）在-10℃下，将所述晶片在h2o2的氨水溶液中浸泡晶片，然后通过去离子水进行洗涤，过氧化氢、nh3与水的重量份比如下：过氧化氢：nh3：水=5：14：1；3）在-10℃下，将步骤2）得到的晶片浸泡在质量分数为60%的硫酸溶液中，然后通过去离子水进行洗涤；4）在-10℃下，通过有机酸溶液浸泡步骤3）得到的晶片，并震荡处理，然后通过去离子水清洗；有机酸溶液来自制备例1；5）将步骤4）得到的晶片甩干，然后将其在混合气体中进行等离子体干法清洗后，得到成品；其中，所述混合气体包括氮气、h2o2、hf、hcl、还原性气体，其各气体的摩尔比如下：氮气：h2o2：hf：hcl：还原性气体=100：10：10：3：9；还原性气体为一氧化氮和硫化氢，一氧化氮和硫化氢与氮气之间的摩尔比如下：氮气：co：h2s =100：1：4。
27.实施例2一种磷化铟晶片，其混合清洗工艺与实施例1的不同之处在于，其有机酸溶液来自制备例2，其余步骤与实施例1均相同。
28.实施例3一种磷化铟晶片，其混合清洗工艺与实施例1的不同之处在于，其有机酸溶液来自制备例3，其余步骤与实施例1均相同。
29.实施例4一种磷化铟晶片，其混合清洗工艺与实施例1的不同之处在于，其有机酸溶液来自制备例4，其余步骤与实施例1均相同。
30.实施例5一种磷化铟晶片，其混合清洗工艺与实施例3的不同之处在于，其混合气体中各气体的摩尔比如下：氮气：h2o2：hf：hcl：还原性气体=100：12：9：4：8，其余步骤与实施例1均相同。
31.实施例6一种磷化铟晶片，其混合清洗工艺与实施例3的不同之处在于，其混合气体中各气体的摩尔比如下：氮气：h2o2：hf：hcl：还原性气体=100：13：7：6：6，其余步骤与实施例1均相同。
32.实施例7一种磷化铟晶片，其混合清洗工艺与实施例3的不同之处在于，其混合气体中各气体的摩尔比如下：氮气：h2o2：hf：hcl：还原性气体=100：14：6：7：5，其余步骤与实施例1均相同。
33.实施例8一种磷化铟晶片，其混合清洗工艺与实施例6的不同之处在于，其还原性气体中一氧化氮和硫化氢与氮气之间的摩尔比如下：氮气：co：h2s =100：3：2，其余步骤与实施例1均相同。
34.实施例9一种磷化铟晶片，其混合清洗工艺与实施例6的不同之处在于，其混合清洗工艺还包括如下步骤：步骤3）在硫酸处理后，将所得晶片在10℃下浸泡在酸性高锰酸钾溶液中，然后通过去离子水进行清洗；其中酸性高锰酸钾溶液的质量分数为0.8%，其含有的酸为盐酸，盐酸与高锰酸钾的摩尔量相同。
35.实施例10一种磷化铟晶片，其混合清洗工艺如下：1）将抛光后的磷化铟晶片置于氮气与氟化氮的混合气体中，经过电场等离子化，对所述晶片表面进行冲洗，其中，氮气与氟化氮的摩尔比为100： 8；2）在10℃下，将所述晶片在h2o2的氨水溶液中浸泡晶片，然后通过去离子水进行洗涤，过氧化氢、nh3与水的重量份比如下：过氧化氢：nh3：水=10：6：100；3）在15℃下，将步骤1）得到的晶片浸泡在质量分数为75%的硫酸溶液中，然后通过去离子水进行洗涤；4）在15℃下，通过有机酸溶液浸泡步骤2）得到的晶片，并震荡处理，然后通过去离子水清洗；5）将步骤4）得到的晶片甩干，然后将其在混合气体中进行干法清洗后，得到成品。
36.对比例对比例1一种磷化铟晶片，其混合清洗工艺与实施例1的不同之处在于，其清洗工艺中未用
干法清洗，即未用步骤5）进行清洗，在步骤4）后进行烘干即可，其余步骤与实施例1均相同。
37.对比例2一种磷化铟晶片，其混合清洗工艺与实施例1的不同之处在于，其步骤5）中的混合气体中，h2o2的添加量为0，其余步骤与实施例1均相同。
38.对比例3一种磷化铟晶片，其混合清洗工艺与实施例1的不同之处在于，其步骤5）中的混合气体中，hf的添加量为0，其余步骤与实施例1均相同。
39.对比例4一种磷化铟晶片，其混合清洗工艺与实施例1的不同之处在于，其步骤5）中的混合气体中，还原性气体的添加量为0，其余步骤与实施例1均相同。
40.对比例5一种磷化铟晶片，其混合清洗工艺与实施例1的不同之处在于，其有机酸溶液中的乙二胺四乙酸替换为等量的柠檬酸，其余步骤与实施例1均相同。
41.对比例6一种磷化铟晶片，其混合清洗工艺与实施例1的不同之处在于，其有机酸溶液中的柠檬酸替换为等量的乙二胺四乙酸，其余步骤与实施例1均相同。
42.性能检测试验检测方法/试验方法按照实施例1-10和对比例1-6的混合清洗工艺对同一批抛光后的磷化铟晶片进行清洗，然后对其清洗后的磷化铟晶片进行检测，其检测结果如表2所示。
43.将清洗后的磷化铟晶片用强光灯、晶片表面分析仪、原子力显微镜和反射x 射线荧光分析仪检测其晶片表面，每组5个，然后计算其平均值。
44.表2 实施例1-10和对比例1-6的检测结果
由实施例1-10和对比例1-6，以及表2，可以看出，本技术的混合清洗工艺清洗的磷化铟晶片的亮点个数均在2个/0.5μm2以下，无白雾，晶片表面铜残留均在0.67
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原子/cm2以下，同时晶片表面锌残留均不超过0.54
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原子/cm2。
45.由实施例6和实施例9的检测数据可知，本技术的工艺中，通过加入酸性高锰酸钾的洗涤步骤，可以进一步减少晶片表面铜残留和晶片表面锌残留。
46.由实施例1和对比例1-6的检测数据可知，当未使用干法清洗时，其晶片表面存在较多亮点，并且其白雾值达到10.1ppm，同时其晶片表面铜残留达到3.45
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原子/cm2，其晶片表面锌残留达到7
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原子/cm2；步骤5）中混合气体改变其组成气体的类别时，均使其各检测性能降低，说明混合气体各气体组分之间具有协同作用；其有机酸中只添加柠檬酸或乙二胺四乙酸时，则对其表面金属残留量均大大提高，说明柠檬酸和乙二胺四乙酸之间具有协同作用。
47.上述具体实施方式的实施例均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。