CN219234974U - 一种用于氮化镓晶片研磨加工的研磨盘 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于氮化镓晶片研磨加工的研磨盘。该研磨盘包括盘体，盘体的工作表面具有2～3条同心同向的螺旋槽，且di>di+1，其中，di为由外向内数的第i条螺旋槽的槽深，di+1为由外向内数的第i+1条螺旋槽的槽深，i为正整数。与现有技术相比，采用本实用新型的研磨盘对氮化镓晶片的研磨效率可由现有的20‑30μm/h提升至32‑40μm/h，整体良率由95％左右提升至98％以上，粗糙度Ra(50*50um)由280nm左右降至240nm左右，同时降低钻石液的使用量。
Description
技术领域
本实用新型属于半导体晶片加工领域，具体涉及一种用于氮化镓晶片研磨加工的研磨盘。
背景技术
现如今氮化镓单晶材料生长困难，后道加工工序多，且由于氮化镓属于硬脆材料，切磨抛加工耗时很长，各工序耗材用量大，导致加工成本大，最终价格昂贵，迟迟不能进入量产化。
现有技术一般单面研磨直接采用铜盘或锡盘(单沟槽，如图1所示)搭配钻石液(1-3μm)研磨，加工过程中钻石液利用率低下导致最终研磨效率低25-30μm/h，钻石液用量大，并且表面光亮度粗糙度差，进一步增大了后继抛光工序的工作难度。
为了解决现有技术上存在的上述问题，本实用新型由此而来。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型对现有研磨盘的盘面进行改进，以期在加快研磨效率的同时降低了耗材的用量，并且能进一步改善晶片表面的质量从而减轻抛光工序的工作量。
本实用新型实现上述目的所采用的技术方案如下：
一种用于氮化镓晶片研磨加工的研磨盘，包括盘体，其特点在于：盘体的工作表面具有2～3条同心同向的螺旋槽，且di>di+1，其中，di为由外向内数的第i条螺旋槽的槽深，di+1为由外向内数的第i+1条螺旋槽的槽深，i为正整数。
优选地，di:di+1＝3～15:1。
优选地，d1＝200～400μm。
优选地，各所述螺旋槽的路径满足极坐标方程：ri＝ai+θ×k，其中，
ri为极径，单位为mm，
θ为极角，单位为弧度，
ai为第i条螺旋槽起点到极点的距离，ai-ai+1＝π|k|/3～4π|k|/3，
2π|k|-w1＝2～4mm，w1为第1条螺旋槽的槽宽。
极点即为盘体的工作表面的中心。
更优选地，ai-ai+1＝2π|k|/3～π|k|。
优选地，各所述螺旋槽的截面为V形。
优选地，各所述螺旋槽的槽深与槽宽之比为1:0.5～1.5。
优选地，所述盘体的工作表面内凹，内凹10～30μm。
优选地，所述研磨盘为树脂铜盘。
上述研磨盘的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)按所需的平面度修整研磨盘的工作表面；
(2)设定各所述螺旋槽的加工路径，按由内到外或者由外到内的顺序在研磨盘的工作表面上依次加工出各所述螺旋槽。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
1)本实用新型的研磨盘加工过程简单易操作。
2)采用本实用新型的研磨盘，对氮化镓晶片的研磨效率可由现有的20-30μm/h提升至32-40μm/h，整体良率由95％左右提升至98％以上，粗糙度Ra(50*50um)由280nm左右降至240nm左右，同时降低钻石液的使用量。
附图说明
图1为现有单沟槽的研磨盘工作表面示意图。
图2为研磨盘工作表面加工装置示意图。
图3为本实施例双沟槽的研磨盘工作表面示意图。
图4为本实施例研磨盘横截面示意图。
图5为研磨盘盘面平面度的测试示意图。
其中，1-加工台，2-研磨盘，3-车刀座，31-车刀，r1-第1条螺旋槽，r2-第2条螺旋槽。
具体实施方式
以下结合实施例对本实用新型的技术方案做进一步详细说明。
现有研磨盘如图1所示为单沟槽盘面，与之相比，本实用新型采用如图3-4所示的内沟槽比外沟槽浅的双沟槽或三沟槽盘面。
本实用新型加工研磨盘工作表面的装置如图2所示，车刀采用16*16mm，R45°的金刚石车刀。
研磨盘工作表面修整后，选取内中外三个测量点测量高度值，如图5所示，从而确定工作表面的内凹程度。
实施例一
S1，用金刚石车刀将清洗干净的树脂铜盘进行修整，调节车刀座角度使最终盘形内中外为(3，7，12)μm(此时内凹15μm左右)，期间使用冰水机对盘面进行控温，使之温度保持在室温23℃。
S2，车刀座复位后，进行第一次盘面刻槽，设置每次进刀量30μm，最终槽深(d1)300μm，面幅为2mm，完成第1条螺旋槽的加工。第1条螺旋槽的路径为r1＝a1+θ×k，根据研磨盘半径确定起始点a1，|k|＝(2+0.3*tan22.5°)/2π＝0.358，由外向内刻槽时，k取值-0.358。
S3，刻完第1条螺旋槽后，将车刀座从第1条螺旋槽起始点位置沿径向向内前进1mm至第2条螺旋槽的起始点位置，进行第二次盘面刻槽，设置槽深(d2)为20μm，完成第2条螺旋槽的加工后，清洗盘面准备氮化镓晶片研磨加工。第2条螺旋槽的路径为r2＝a2+θ×k，a1-a2＝1mm，k的取值与第1条螺旋槽相同。
S4，测量所需研磨的氮化镓晶片厚度后，放置在加工好的研磨盘上，滴加钻石液流量3g/min，在设定的工艺下进行研磨加工。
S5，测量加工后晶片厚度以及表面品质，包括用量表从测量每片晶片的中心点厚度，以及使用粗糙度仪和电子显微镜测量晶片的表面品质。结果见表一。
实施例二～实施例五
实施例二至实施例五S2步骤的第1条螺旋槽均按槽深为300μm进行刻槽，S3步骤的第2条螺旋槽分别按槽深为40μm、60μm、80μm、100μm进行刻槽，其余与实施例一的S1～S5相同。
对比例
S1，用金刚石车刀将清洗干净的树脂铜盘进行修整，调节车刀座角度使最终盘形内中外为(3，7，12)μm，期间使用冰水机对盘面进行控温，使之温度保持在室温23℃。
S2，车刀座复位后，进行盘面刻槽，设置每次进刀量30μm，最终槽深300μm，螺旋槽的路径为r0＝a1+θ×k0，k0取值-0.179。
S3，测量所需研磨的氮化镓晶片厚度后，放置在加工好的研磨盘上，滴加钻石液流量5g/min，在设定的工艺下进行研磨加工。
S4，测量加工后晶片厚度以及表面品质，包括用量表从测量每片晶片的中心点厚度，以及使用粗糙度仪和电子显微镜测量晶片的表面品质。结果见表一。
表一
| 钻石液流量 | 第一槽深(d1) | 第二槽深(d2) | 移除速率 | 粗糙度Ra | 整体良率 | |
| 对比例 | 5g/min | 300μm | 0 | 27μm/h | 288nm | 95.83％ |
| 实施例一 | 3g/min | 300μm | 20μm | 32μm/h | 240nm | 97.22％ |
| 实施例二 | 3g/min | 300μm | 40μm | 35μm/h | 245nm | 98.61％ |
| 实施例三 | 3g/min | 300μm | 60μm | 38μm/h | 253nm | 97.92％ |
| 实施例四 | 3g/min | 300μm | 80μm | 36μm/h | 244nm | 97.22％ |
| 实施例五 | 3g/min | 300μm | 100μm | 36μm/h | 238nm | 97.92％ |
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于氮化镓晶片研磨加工的研磨盘，包括盘体，其特征在于：盘体的工作表面具有2～3条同心同向的螺旋槽，且di>di+1，其中，di为由外向内数的第i条螺旋槽的槽深，di+1为由外向内数的第i+1条螺旋槽的槽深，i为正整数。
2.根据权利要求1所述的研磨盘，其特征在于：di:di+1＝3～15:1。
3.根据权利要求1或2所述的研磨盘，其特征在于：d1＝200～400μm。
4.根据权利要求1所述的研磨盘，其特征在于：各所述螺旋槽的路径满足极坐标方程：ri＝ai+θ×k，其中，
ri为极径，单位为mm，
θ为极角，单位为弧度，
ai为第i条螺旋槽起点到极点的距离，ai-ai+1＝π|k|/3～4π|k|/3，
2π|k|-w1＝2～4mm，w1为第1条螺旋槽的槽宽。
5.根据权利要求4所述的研磨盘，其特征在于：ai-ai+1＝2π|k|/3～π|k|。
6.根据权利要求1所述的研磨盘，其特征在于：各所述螺旋槽的截面为V形。
7.根据权利要求6所述的研磨盘，其特征在于：各所述螺旋槽的槽深与槽宽之比为1:0.5～1.5。
8.根据权利要求1所述的研磨盘，其特征在于：所述盘体的工作表面内凹，内凹10～30μm。
9.根据权利要求1所述的研磨盘，其特征在于：所述研磨盘为树脂铜盘。
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| CN202320181630.8U CN219234974U (zh) | 2023-02-10 | 2023-02-10 | 一种用于氮化镓晶片研磨加工的研磨盘 |
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2023
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