CN106695478B - 一种用于氧化镓晶体的防解理加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明设计了一种用于氧化镓晶体的防解理加工方法,将一片2英寸氧化镓切割单晶片粘贴在陶瓷盘中心上,使用2000#树脂金刚石砂轮,打开冷却液,冷却液体积配比是纯水:双氧水,启动金刚石砂轮转速,再启动工件转速,当工件到达结束位置时,保持空转60s,对表面进行磨削修复;再使用10000#树脂氧化铈金刚石砂轮,打开冷却液,冷却液液体积配比是纯水:双氧水,启动金刚石砂轮转速,再启动工件转速,当工件到达结束位置时,保持空转60s,工艺结束后将陶瓷盘取下来,进行清洗。在保证加工效率的前提下,解决了加工过程中晶体解理的问题,防止了晶体在加工过程中发生开裂,大大提高了晶片表面质量。
Description
技术领域
本发明设计了一种用于氧化镓晶体的防解理加工方法,属于半导体材料的加工领域。
背景技术
氧化镓(β-Ga2O3)被认为是一种新型的***宽禁带氧化物半导体材料,室温下的禁带宽度为4.8-4.9 eV,具有透明导电、与GaN晶格失配小、成本低等优点,在深紫外光电器件、LED、功率器件等领域都有重大的应用前景。
β-Ga2O3为单斜晶体结构,其中a轴和c轴夹角为104°,存在(100)和(001)解理面,在加工过程中晶体很容易沿着解理面开裂。氧化镓晶体在切割之后,晶片表面会留下切割刀痕和微裂纹,通常先采用游离磨料研磨工艺快速消除刀痕、减少损伤层厚度和改善面型精度,随后采用金刚石磨料对其进行机械抛光,最后采用化学机械抛光工艺获得无损伤平坦化表面。在传统的晶体加工过程中,为了获得合适的材料去除率,必须对晶片施加一定的压力,因此,采用传统的加工工艺对氧化镓进行加工时,晶体很容易发生开裂,从而降低加工成品率。
发明内容
鉴于现有技术的状况及存在的不足,本发明提出一种用于氧化镓晶体的防解理加工方法,相比传统的加工工艺,简化工序步骤,减少工件因移动破碎的风险,能够获得更好的晶片厚度一致性、表面质量和加工效率,同时可以有效的防止晶体在加工过程中发生开裂。
本发明为实现上述目的,所采用的技术方案是:一种用于氧化镓晶体的防解理加工方法,其特征在于,步骤如下:
将陶瓷盘加热到100度,均匀涂上黄蜡,将一片2英寸氧化镓切割单晶片粘贴在陶瓷盘中心上,冷却至室温,将陶瓷盘表面残余的蜡清洗干净,打开横向减薄机,把贴好氧化镓的陶瓷盘真空吸附在工件台上;
第一步,先使用2000#树脂金刚石砂轮,将金刚石砂轮最外缘调整到过陶瓷盘的中心1mm,设置工艺参数,工件转速150-200r/min、转速方向为顺时针,金刚石砂轮转速300-400r/min、转速方向为顺时针,进给速度0.5-1μm/min,冷却液流量500ml/min,去除量30μm;
首先打开冷却液,冷却液体积配比是纯水:双氧水:质量分数30%盐酸=10:0.5:0.01,共配置20L,直接排放,不循环使用,启动金刚石砂轮,再启动工件,当工件到达结束位置时,金刚石砂轮和工件的转速均保持不变,空转时间为60s,对表面进行磨削修复,这样有利于减少晶片表面的损伤,提高表面质量;
第二步、再使用10000#树脂氧化铈金刚石砂轮,将金刚石砂轮最外缘调整到过陶瓷盘的中心1mm,设置工艺参数,工件转速300-400r/min、转速方向顺时针,金刚石砂轮(2)转速600-800r/min、转速方向为顺时针,进给速度0.05-0.1μm/min,冷却液流量800ml/min,去除量10μm;
首先打开冷却液,冷却液体积配比是纯水:双氧水:质量分数30%盐酸=10:1:0.01,共配置20L,直接排放,不循环使用,启动金刚石砂轮,再启动工件,当工件到达结束位置时,金刚石砂轮和工件的转速均保持不变,空转时间为60s,工艺结束后将陶瓷盘取下来,进行清洗,减薄工艺完成,最终测量,晶片的Ra≤1nm,TTV≤2μm。
本发明具有以下有益效果:
使用减薄机,配上不同材质和型号的金刚石砂轮,调整金刚石砂轮和工件中的转速方向和转速比,采用较低的进给速度,从而大大降低晶片发生解理的风险。总之,在保证加工效率的前提下,解决了加工过程中晶体解理的问题,并有效的防止了晶体在加工过程中发生开裂,大大提高了晶片表面质量。
附图说明
图1为本发明金刚石砂轮、陶瓷盘、单晶片加工时的位置示意图。
具体实施方式
该减薄工艺的具体实施方式如下:
一种用于氧化镓晶体的防解理加工方法,步骤如下:
将陶瓷盘3加热到100度,均匀涂上黄蜡,将一片2英寸氧化镓切割单晶片1粘贴在陶瓷盘3中心上,冷却至室温,将陶瓷盘3表面残余的蜡清洗干净,打开横向减薄机,把贴好氧化镓的陶瓷盘3真空吸附在工件台上;
第一步,先使用2000#树脂金刚石砂轮,将金刚石砂轮2最外缘调整到过陶瓷盘3的中心1mm,如图1所示,设置工艺参数,工件转速150-200r/min、转速方向为顺时针,金刚石砂轮2转速300-400r/min、转速方向为顺时针,进给速度0.5-1μm/min,冷却液流量500ml/min,去除量30μm。
首先打开冷却液,冷却液体积配比是纯水:双氧水:质量分数30%盐酸=10:0.5:0.01,共配置20L,直接排放,不循环使用,启动金刚石砂轮2,再启动工件,当工件到达结束位置时,金刚石砂轮2和工件的转速均保持不变,空转时间为60s,对表面进行磨削修复,这样有利于减少晶片表面的损伤,提高表面质量。
第二步、再使用10000#树脂氧化铈金刚石砂轮,将金刚石砂轮2最外缘调整到过陶瓷盘3的中心1mm,设置工艺参数,工件转速300-400r/min、转速方向顺时针,金刚石砂轮2转速600-800r/min、转速方向为顺时针,进给速度0.05-0.1μm/min,冷却液流量800ml/min,去除量10μm。
首先打开冷却液,冷却液体积配比是纯水:双氧水:质量分数30%盐酸=10:1:0.01,共配置20L,直接排放,不循环使用,启动金刚石砂轮2,再启动工件,当工件到达结束位置时,金刚石砂轮2和工件的转速均保持不变,空转时间为60s,工艺结束后将陶瓷盘3取下来,进行清洗,减薄工艺完成,最终测量,晶片的Ra≤1nm,TTV≤2μm。
在第一步和第二步中,往冷却液中添加一定浓度的双氧水是为防止氧化镓沿着解理面破碎,晶片表面与冷却液会发生化学反应,生成较软的新物质,金刚石砂轮2对新生成的物质进行去除,而对氧化镓表面的损伤较小,Ra≤1nm,TTV≤2μm,可以大大减少后续化学机械抛光的去除量,减小晶片解理的风险。
Claims (1)
1.一种用于氧化镓晶体的防解理加工方法,其特征在于,步骤如下:
将陶瓷盘(3)加热到100度,均匀涂上黄蜡,将一片2英寸氧化镓切割单晶片(1)粘贴在陶瓷盘(3)中心上,冷却至室温,将陶瓷盘(3)表面残余的蜡清洗干净,打开横向减薄机,把贴好氧化镓的陶瓷盘(3)真空吸附在工件台上;
第一步,先使用2000#树脂金刚石砂轮,将金刚石砂轮(2)最外缘调整到过陶瓷盘(3)的中心1mm,设置工艺参数,工件转速150-200r/min、转速方向为顺时针,金刚石砂轮(2)转速300-400r/min、转速方向为顺时针,进给速度0.5-1μm/min,冷却液流量500ml/min,去除量30μm;
首先打开冷却液,冷却液体积配比是纯水:双氧水:质量分数30%盐酸=10:0.5:0.01,共配置20L,直接排放,不循环使用,启动金刚石砂轮(2),再启动工件,当工件到达结束位置时,金刚石砂轮(2)和工件的转速均保持不变,空转时间为60s,对表面进行磨削修复,这样有利于减少晶片表面的损伤,提高表面质量;
第二步、再使用10000#树脂氧化铈金刚石砂轮,将金刚石砂轮(2)最外缘调整到过陶瓷盘(3)的中心1mm,设置工艺参数,工件转速300-400r/min、转速方向顺时针,金刚石砂轮(2)转速600-800r/min、转速方向为顺时针,进给速度0.05-0.1μm/min,冷却液流量800ml/min,去除量10μm;
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