CN100522478C - 一种磷化镓晶片双面抛光方法 - Google Patents

Abstract

一种磷化镓晶片双面抛光方法，它包括以下步骤：(1)、清洗：在清洗液中超声清洗晶片，清洗温度在50-100℃之间；(2)、贴片；(3)、磷面抛光：将冷却后的抛光盘放于抛光布上，用抛光臂固定好抛光盘，在抛光压力为10-50psi，抛光液的流量为10-40ml/min，温度为5-25℃下进行抛光，厚度合格后冲水；(4)、去片、粘片及进行另一面抛光；(5)、清洗检验。本发明优点：方法简单实用，可操作性强，所使用的化学试剂低成本材料，不会对环境和人体造成危害，抛光成品率85%以上。通过该方法抛光所得磷化镓抛光晶片总厚度变化不大于6μm，翘曲度不大于25μm，晶面平整度不大于5μm，在相应光源下均未检测到沾污、雾、划道、颗粒、裂、橘皮、鸦爪等缺陷。

Description

一种磷化镓晶片双面抛光方法

技术领域

本发明涉及一种磷化镓(111)晶片双面抛光方法，特别是一种适用于直径50.8mm磷化镓(111)晶片双面抛光方法。

背景技术

目前磷化镓单晶是大规模生产红、绿LED的主要衬底材料，磷化镓是产量仅次于砷化镓的III一V族化合物半导体材料，但至今，尚无磷化(111)晶片双面抛光方法文章发表，因此，为了满足国内发展化合物半导体工业，扩展磷化镓晶片市场，有必要提供一种较大尺寸的磷化镓(111)晶片双面抛光方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种磷化镓(111)晶片双面抛光方法，该方法简单实用，可操作性强，能大批量加工高质量磷化镓抛光晶片，抛光成品率85％以上，所使用的化学试剂为低成本材料，清洗剂、抛光废液易于处理，不会对环境和人体造成危害。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：这种磷化镓晶片双面抛光方法，它包括以下步骤：(1)、清洗：在清洗液中超声清洗晶片，清洗温度在50～100℃之间；(2)、贴片：在抛光盘的面上涂蜡，在蜡面上贴薄纸，将烘干的待抛光晶片磷面向上贴在浸蜡薄纸上，再用同尺寸的抛光盘垂直压盘；(3)、磷面抛光：将冷却后的抛光盘放于抛光布上，用抛光臂固定好抛光盘，在抛光压力为10～50Psi，抛光液的流量为10～30ml/min，温度为5～25℃下进行抛光，晶片表面、厚度合格后冲水；(4)、去片、粘片及抛光：抛光盘被加热，去片，重复第(2)步将镓面朝上贴于抛光盘上，重复第(3)步进行另一面抛光；(5)、清洗检验，将抛光合格的晶片用清洗液超声清洗，再用纯水冲洗，将晶片放入热硫酸中腐蚀1～3分钟，温度为80～100℃，冷碱中浸泡1～3分钟，温度为0℃，随后水冲、甩干，检测抛光表面。

本发明的工艺流程：晶片清洗→有蜡贴片→磷面抛光→去片、粘片及抛光(镓面)→晶片清洗→检测包装

所使用的清洗剂为华星DZ-4B(牌号)，是清洗半导体电子材料专用的，抛光液是用由日本FUJIMI公司生产、INSEC P型号(专门用于抛光磷化镓晶片)的抛光粉末配制成的悬浮液。

本发明采用化学机械抛光方法，化学机械抛光过程是一个机械与化学相互平衡的过程，抛光的过程是：吸附在抛光布上的抛光液作用于晶片表面，化学活性组分与晶片表面发生化学反应，同时利用抛光布、抛光盘转动将起化学反应的晶片表面进行磨削，使未经过化学反应的晶片表面重新暴露于抛光液中。要获得质量好的抛光片，必须使抛光过程中的化学腐蚀作用与机械磨削作用达到一种平衡。如果化学腐蚀大于机械磨削，会在晶片表面形成腐蚀坑、桔皮、波纹等现象；如果机械磨削大于化学腐蚀，会在表面形成划道、布纹及产生高损伤层。

本发明的优点是：方法简单实用，可操作性强，所使用的化学试剂低成本材料，抛光废液宜回收处理，不会对环境和人体造成危害，能大批量加工高质量磷化镓抛光晶片，抛光成品率85％以上。通过该方法抛光所得磷化镓抛光晶片总厚度变化不大于6um，翘曲度不大于25um，晶面平整度不大于5um，在相应光源下均未检测到沾污、雾、划道、颗粒、裂、橘皮、鸦爪等缺陷。

具体实施方式

(1)、清洗：将玻璃槽中注入纯水，加DZ-4B半导体专用清洗剂配制成浓度为10wt％—50wt％的清洗液，将清洗液加热至50—100℃，后将装有晶片的花篮放入清洗液中进行超声波清洗，一般设定超声波清洗时间为10—30min，清洗中应不断平衡地提降花篮，使晶片得到充分清洗，待清洗完后立即将花篮放入温水中冲洗，冲洗时间为5—10min。装有清洗液的容器用塑料袋封口，可以用来做第二遍清洗，最后将抛光液稀释排放。

(2)、有蜡贴片：将抛光盘置于电炉上加热，抛光盘表面温度在30—60℃时在其盘面上四周涂均匀圆形蜡层，关闭电路开关，防止蜡挥发或溢出，而后将直径50.8mm薄纸帖于蜡面上，将烘干的待抛光晶片磷面向上贴在浸蜡薄纸上，用另一相同尺寸抛光盘垂直压盘，压盘时动作应缓慢且垂直对准抛光盘以免晶片偏移，这样才能保证贴片牢固。

(3)、磷面抛光：配置抛光液(FUJIMI INSEC P粉末：纯水(1—5)：(5—100)){备注：该比例是质量比}，将盛有抛光液的玻璃槽放入超声波中常温下超声，使抛光液中无小颗粒，超声时间一般为10—30min，同时将抛光布湿润，对其修正，再将冷却后的抛光盘放于抛光布上，利用抛光臂将抛光盘固定在抛光布上，设定抛光压力为5—50Psi，抛光液的温度控制在5—25℃较为适宜的，抛光液流量设置为10—30ml/min，按下启动按钮开始抛光，抛光速度在10—30um/hr，每抛光10—30分钟在散光灯下检查表面一次，防止机械磨削或化学腐蚀过重而造成高损伤层。待结束后取出抛光盘冲水，测量厚度，待厚度合格后冲水，准备卸盘，如不合格则重抛。抛光液排入固定容器中，沉淀后将液体稀释排放，沉淀物回收处理。

(4)、去片、粘片及抛光(镓面)：将抛光盘放置在电炉上加热，待观察到晶片周围蜡层开始熔化时准备去片，待晶片能够挪动后将电炉断电，用木片轻推晶片到一小尺寸滤纸上，再将镜片放入花篮中，用于净纱布擦拭抛光盘面，重复第二步方法将镓面朝上贴于抛光盘上，重复第三步对镓面进行抛光(换面抛光)，抛光时将压力调高5—10psi(与第一面抛光时的压力相比)，抛光液流量提高到20—40ml/min范围内。

(5)、清洗检验：将进行过双面抛光的晶片装入花篮，放在温度为50℃—100℃、浓度为10wt％—30wt％的清洗液中超声清洗，时间为10—50min，而后将花篮置于纯水中冲洗，冲洗至不见泡沫为宜，装有清洗液的容器用塑料袋封口，可以用来做第二遍清洗，最后将抛光液稀释排放。在将晶片放入80℃—100℃的热硫酸中腐蚀1分钟，迅速取出晶片全部浸入常温硫酸中1秒，再将晶片放入冷碱(约0℃)中1—2min，取出晶片冲水甩干，将晶片置于高强度汇聚光源下，晃动抛光片目测整个抛光表面，检测有无沾污、雾、划道、颗粒，再到大面积散射光源下检测边缘砰裂、橘皮、鸦爪、裂纹、槽、波纹、小坑、小丘、刀痕、条纹等，经这样检测的晶片封装并贴上标签。所使用的酸碱试剂均中和稀释后排放。

实施例1：

(1)配制浓度为15％的清洗液，将其加热至50℃，而后将装有晶片的花篮放入超声清洗10分钟，充分冲洗；

(2)在抛光盘表面温度40℃时进行贴片；

(3)配制抛光液(FUJIMI INSEC P粉末：纯水1：10)，并超声30分钟；设置抛光机压力值10psi，抛光液流量40ml/min，进行抛光。

(4)反面后抛光其他条件不变将抛光压力值设定20psi，抛光液流量为30ml/min。

(5)在浓度为20％、温度为70℃的清洗液中超声清洗20分钟，充分冲水，再在80℃热酸中腐蚀2分钟，冷碱中浸泡1分钟。

实验结果：甩干后观察晶片表面，发现白点较多，少量腐蚀坑，应调小抛光液流量或加大抛光压力。

实施例2：

(1)配制浓度为20％的清洗液，将其加热至50℃，而后将装有晶片的花篮放入超声清洗10分钟，充分冲洗；

(2)在抛光盘表面温度40℃时进行贴片；

(3)配制抛光液(FUJIMI INSEC P粉末：纯水3：20)，并超声30分钟；设置抛光机压力值30psi，抛光液流量10ml/min，进行抛光。

(4)反面后抛光其他条件不变将抛光压力值设定20psi，抛光液流量为10ml/min。

(5)在浓度为20％、温度为100℃的清洗液中超声清洗20分钟，充分冲水，再在80℃热酸中腐蚀3分钟，冷碱(氨水)中浸泡2分钟。

实验结果：晶片表面有细微划道，应该是机械磨削造成，建议适当调整抛光压力或抛光液流量。

Claims (6)

1、一种磷化镓晶片双面抛光方法，其特征在于：它包括以下步骤：

(1)、清洗：在清洗液中超声清洗晶片，清洗温度在50～100℃之间；

(2)、贴片：在抛光盘的面上涂蜡，在蜡面上贴薄纸，将烘干的待抛光晶片磷面向上贴在浸蜡薄纸上，再用同尺寸的抛光盘垂直压盘；

(3)、磷面抛光：将冷却后的抛光盘放于抛光布上，用抛光臂固定好抛光盘，在抛光压力为10～50Psi，抛光液的流量为10～30ml/min，温度为5～25℃下进行抛光，晶片表面、厚度合格后冲水；

(4)、去片、粘片及抛光：抛光盘被加热，去片，重复第(2)步将镓面朝上贴于抛光盘上，重复第(3)步进行另一面抛光；

(5)、清洗检验，将抛光合格的晶片用清洗液超声清洗，再用纯水冲洗，将晶片放入热硫酸中腐蚀1～3分钟，温度为80～100℃，冷碱中浸泡1～3分钟，温度为0℃，随后水冲、甩干，检测抛光表面。

2、根据权利要求1所述的一种磷化镓晶片双面抛光方法，其特征在于：所述的清洗液浓度为：10wt％～50wt％。

3、根据权利要求1或2所述的一种磷化镓晶片双面抛光方法，其特征在于：抛光速度为10～30um/hr。

4、根据权利要求1或2所述的一种磷化镓晶片双面抛光方法，其特征在于：冷碱为氨水。

5、根据权利要求3所述的一种磷化镓晶片双面抛光方法，其特征在于：冷碱为氨水。

6、根据权利要求1或2所述的一种磷化镓晶片双面抛光方法，其特征在于：所述的另一面抛光时，其抛光压力较第一面抛光压力提高5～10psi，抛光液的流量加大5～10ml/min。