CN106695478B - 一种用于氧化镓晶体的防解理加工方法 - Google Patents

一种用于氧化镓晶体的防解理加工方法 Download PDF

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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

一种用于氧化镓晶体的防解理加工方法
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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