一种提高半导体晶圆平边精准度的方法及激光器芯片与流程

1.本技术涉及半导体技术领域，具体涉及一种提高半导体晶圆平边精准度的方法及激光器芯片。


背景技术：

2.半导体激光器是以直接带隙半导体材料构成的pn结或pin结为工作物质的一种小型化激光器，以砷化镓激光芯片为例进行说明，砷化镓激光芯片的制作流程可如图1所示，砷化镓激光芯片的设计要求是芯片的谐振腔面沿着晶圆的解理边方向解理形成，故砷化镓晶圆在进行第一步光刻时，需要将光刻图形和表征其解理边方向的平边进行对准；然而在制作参考面、单晶定向以及单晶切割的过程中均不可避免地会产生误差，这导致了外延片的平边与实际晶向会有一定的差异，两者之间存在一应的偏差，导致按照该平边对应的光刻线进行解离也存在偏差，影响激光器芯片的成品率，因此需要改善半导体晶圆的平边精准度。


技术实现要素：

3.本技术提供一种提高半导体晶圆平边精准度的方法及激光器芯片，能够提升激光器芯片的良率。
4.为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是提供一种提高半导体晶圆平边精准度的方法，该方法包括：对获取到的外延片进行解理，得到至少一个解理边；测量每个解理边与外延片上相应的光刻线之间的角度，得到偏转角度；多次执行上述步骤，得到多个偏转角度；利用多个偏转角度计算出补偿角度，按照补偿角度对其他外延片进行解理，以使得其他外延片对应的解理边与其他外延片对应的平边和/或光刻线平行。
5.为解决上述技术问题，本技术采用的另一技术方案是提供一种激光器芯片，该激光器芯片是采用上述的提高半导体晶圆平边精准度的方法制作得到的激光器芯片。
6.通过上述方案，本技术的有益效果是：对外延片执行解理工艺，可得到多个解理边；测量每个解理边与相应的光刻线之间的角度，可得到偏转角度；通过对多片外延片进行处理，可得到多个偏转角度，然后利用多个偏转角度可计算出补偿角度；在对其他外延片进行作业时，人为地按照该补偿角度对其他外延片进行解理，使得其他外延片的解理边与该其他外延片的平边和/或光刻线平行，可以消除二者之间的偏差，能够有效地提高激光器芯片的性能以及成品率，且简单易行，实现成本较低。
附图说明
7.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
8.图1是砷化镓激光芯片的制作流程；
9.图2是本技术提供的提高半导体晶圆平边精准度的方法一实施例的流程示意图；
10.图3是图2所示的实施例中外延片的结构示意图；
11.图4是本技术提供的提高半导体晶圆平边精准度的方法另一实施例的流程示意图；
12.图5是图4所示的实施例中光刻的结构示意图；
13.图6是图4所示的实施例中偏转角度的结构示意图；
14.图7(a)是图4所示的实施例中其他外延片的平边的结构示意图；
15.图7(b)是对7(a)的平边进行补偿的结构示意图；
16.图7(c)是对7(a)的平边进行补偿的另一结构示意图；
17.图8是本技术提供的激光器芯片一实施例的结构示意图。
具体实施方式
18.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
19.目前有些方案虽然可以对平边与解理边之间的偏转角度进行补偿，但是对于购买来的外延片来说，不能够保证每批次的外延片都是由同一批次的衬底生长出来的，因而不可避免地导致外延片之间的差异，使得补偿方案无法实行，而本技术的方案通过对外延片进行解理和测量，可以得到每一片外延片的解理边与平边之间的偏转角度，并对应进行修正，适用性更广泛，且简单易行。
20.请参阅图2，图2是本技术提供的提高半导体晶圆平边精准度的方法一实施例的流程示意图，该方法包括：
21.步骤21：对获取到的外延片进行解理，得到至少一个解理边。
22.可从已经生产完的外延片中随机取出一片外延片作为外延片，这些外延片可以是由同一批次的衬底生长出来的或者由不同批次的衬底生长出来的；或者可按照生产顺序间隔一定数量进行选取，或者还可按照其他合理方式来选取外延片；在选定外延片后，可对该外延片进行解理处理，从而得到至少一条解理边。
23.步骤22：测量每个解理边与外延片上相应的光刻线之间的角度，得到偏转角度。
24.在执行了解理操作后，可测量每个激光器芯片对应的解理边与外延片上的光刻线之间的角度，即偏转角度；具体地，可对每个外延片解离一次，得到一个偏转角度，此时该偏转角度即为该外延片对应的偏转角度；或者也可以对每个外延片解离多次，每次解理对应一个偏转角度，从而得到多个偏转角度，可将多个偏转角度的平均值(即平均偏转角度)作为该外延片对应的偏转角度；由于光刻线与外延片的平边平行，偏转角度即为外延片的平边与解理边所形成的角度；例如，如图3所示，外延片30的平边记作31，激光器芯片位于图中的阴影部分32，平边31上方的空白区域可以做镜面解理，得到激光器芯片。
25.步骤23：多次执行上述步骤，得到多个偏转角度。
26.获取不同的外延片，对于每个外延片可进行步骤21-步骤22的处理，测量出偏转角
度；对于多个外延片来说，每个外延片对应一个偏转角度或一个平均偏转角度，在进行了多次测量后，可得到多个偏转角度；进一步地，外延片的具体数量可根据具体应用场景来设置，比如，可设置为5次、10次或20次。
27.步骤24：利用多个偏转角度计算出补偿角度，按照补偿角度对其他外延片进行解理，以使得其他外延片对应的解理边与其他外延片对应的平边和/或光刻线平行。
28.可在获取到多个偏转角度之后，根据偏转角度的分布规律来计算出补偿角度，该补偿角度为对当前平边进行补偿的角度；可对平边或光刻线进行补偿；可以直接对平边进行角度补偿，调整平边的位置，在蚀刻光刻线时，使得光刻线与平边平行；或者也可以不对平边进行处理，在后续的光刻划线时，在光刻线与平边平行的基础上，对光刻线进行角度补偿，即将角度补偿放在划线过程中，能够省去平边调整的操作。
29.比如，当前平边与水平向右的方向之间的角度为0
°
，计算出来补偿角度为0.15
°
，则对该平边的位置进行调整，使得其与水平向右的方向之间的角度变成0.15
°
，或者在光刻线与平边平行的基础上，对光刻线进行补偿，使得光刻线与水平向右的方向之间的角度变成0.15
°
；由于对平边进行了补偿，以补偿后的平边为基础进行划线，使得补偿后的平边与解理边平行，此时光刻线与晶格方向平行，解理边与光刻线平行，实现了按照光刻线所在的位置进行解理，不存在角度偏差，提高了解离的良率。
30.本实施例提供了一种提高半导体晶圆平边精准度的方法，在外延片平边的对面位置手动做镜面解理工艺，得到解理边，然后测量该解理边与光刻线之间的角度，在对其他外延片进行作业时，人为地对外延片的平边/光刻线与解理边之间的偏转角度进行补偿，消除了外延片的平边/光刻线和解理边之间的偏转角度不可控的因素，有效地提高了激光器芯片的性能以及成品率，且简单易行，实现成本较低。
31.请参阅图4，图4是本技术提供的提高半导体晶圆平边精准度的方法另一实施例的流程示意图，该方法包括：
32.步骤41：从同一批衬底对应的多片外延片中获取一片外延片作为外延片。
33.为了对平边与解理边之间的偏差进行补偿，可从同一批衬底对应的多片外延片中选取预设数量片外延片作为外延片。
34.步骤42：以平边为基准对外延片进行光刻，得到至少一条光刻线。
35.以外延片的平边对基准，对外延片进行蚀刻可得到多条平行的光刻线，即光刻的图案为平行于平边的一系列直线；例如，如图5所示，通过按照外延片的平边51进行光刻，可得到多条光刻线52。
36.步骤43：对获取到的外延片进行解理，得到至少一个解理边。
37.在外延片上蚀刻出光刻线后，可根据光刻得到的光刻线对外延片进行解理与劈裂，从而得到多个激光器芯片。
38.需要说明的是，实际解理劈裂的位置代表外延片内部原子晶格方向，以此方向劈裂得到的激光器芯片的谐振腔效果较好，即实际解理时并非按照光刻线进行解理劈裂，产生的解理边与光刻线可能存在偏差。
39.步骤44：测量每个解理边与外延片上相应的光刻线之间的角度，得到偏转角度。
40.该偏转角度包括上偏转角度与下偏转角度，上偏转角度对应解理边与平边形成的角度为锐角，下偏转角度对应解理边与平边形成的角度为钝角；可在平边对面的区域进行
手动解理，得到一解理面，此时由于衬底本身的差异可能得到两个方向的解理面，如图6所示，外延片60的解理边61a可能与水平向右的方向之间的夹角为锐角，记作α，或者解理边61b与水平向右的方向之间的夹角为钝角，记作β；进一步地，可使用xyθ精密对位平台测量出偏转角度，测得角度后可以将光刻胶洗掉。
41.步骤45：多次执行上述步骤，得到多个偏转角度。
42.其中，步骤45与上述实施例中步骤23类似，在此不再赘述。
43.步骤46：计算多个补偿角度对应的统计信息，判断统计信息是否符合预设条件。
44.在测量出多个偏转角度之后，可对这多个偏转角度进行统计与计算，得到统计信息，然后利用统计信息来计算补偿角度，判定按照该补偿角度进行补偿是否能够满足需求；进一步地，预设条件与统计信息的具体内容相匹配，比如，统计信息为方差，则预设条件可以为计算出来的方差小于预设方差。
45.在一具体的实施例中，统计信息为方差，可计算连续预设数量个偏转角度的方差，判断连续预设数量个偏转角度的方差是否小于预设方差；若连续预设数量个偏转角度的方差小于预设方差，则表明当前的统计信息符合预设条件，此时可将最后一个偏转角度作为补偿角度；具体地，该预设数量小于或等于多个偏转角度的数量，预设方差可以为根据经验预先设置的方差；例如，预设方差为0.01，预设数量为5，截止到目前为止测量出来的偏转角度的数量为7个，第3个偏转角度至第7个偏转角度对应的方差小于0.01，此时可认为偏转角度的变化基本稳定，可将第7个偏转角度作为补偿角度。
46.可以理解地，还可通过计算标准差或差值来确定补偿角度，例如，计算当前偏转角度与前一偏转角度之间的角度差值，若该差值小于预设差值，则判定符合预设条件，将当前偏转角度作为补偿角度。
47.在另一具体的实施例中，统计信息为平均值，可计算多个偏转角度的平均值，然后判断多个偏转角度的平均值是否小于第一预设平均值；若多个偏转角度的平均值小于第一预设平均值，则表明当前的统计信息符合预设条件，此时可将多个偏转角度的平均值作为补偿角度。
48.在又一具体的实施例中，统计信息为平均值，可对外延片进行多次解理，得到多个解理边，其中，每个解理边对应一个偏转角度；计算外延片对应的多个偏转角度的平均值，得到平均偏转角度；判断多个外延片对应的平均偏转角度的平均值是否小于第二预设平均值；若平均偏转角度的平均值小于第二预设平均值，则表明当前的统计信息符合预设条件，此时可将平均偏转角度的平均值作为补偿角度。
49.可以理解地，在统计信息不符合预设条件时，可继续进行测量，返回执行对获取到的外延片进行解理，即执行步骤43，或者执行步骤45。
50.步骤47：利用多个偏转角度计算出补偿角度，按照补偿角度对其他外延片进行解理，以使得其他外延片对应的解理边与其他外延片对应的平边和/或光刻线平行。
51.在后续外延片的光刻对位中，可以人工根据该补偿角度对平边/光刻线的角度进行补偿，在偏转角度的类别为上偏转角度时，将平边/光刻线按照逆时针方向旋转补偿角度；在偏转角度的类别为下偏转角度时，将平边/光刻线按照顺时针方向旋转补偿角度，即如果是上偏转角度就进行逆时针对位补偿，如果是下偏转角度就进行顺时针对位补偿，从而完成利用补偿角度对其他外延片的平边/光刻线进行校准补偿。
52.例如，以平边补偿为例，在未进行对位补偿之前，外延片70的平边71a如图7(a)所示；在偏转角度的类别为上偏转角度时，如图7(b)所示，平边71a相对于平边71b逆时针旋转角度θ；在偏转角度的类别为下偏转角度时，如图7(c)所示，平边71a相对于平边71c顺时针旋转角度θ。
53.本实施例先在外延片上通过光刻工艺做出与平边平行的图形，然后按照光刻图形进行解理，得到至少一个解理边；通过测量每个解理边与平边之间的角度，得到偏转角度；对多片外延片进行解理，可得到多个偏转角度；在连续多个偏转角度的波动较小时，可将最后一个偏转角度作为补偿角度；或者在多个偏转角度的平均值满足要求时，将该平均值作为补偿角度；然后根据补偿角度的类别，人工对其他外延片进行补偿，调整这些外延片的平边/光刻线的位置，从而实现晶格方向与解理边的位置对准，能够提升平边精准度，提高激光器芯片的良率。
54.请参阅图8，图8是本技术提供的激光器芯片一实施例的结构示意图，激光器芯片80是采用上述实施例中的提高半导体晶圆平边精准度的方法制作得到的激光器芯片。
55.以上所述仅为本技术的实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。