專利名稱：一種銻化銦晶片的磨削方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種銻化銦晶片的磨削方法。
背景技術(shù)：
紅外焦平面探測(cè)技術(shù)的顯著優(yōu)點(diǎn)之一就是可獲得更多地面目標(biāo)信息，在目標(biāo)搜尋、導(dǎo)彈預(yù)警探測(cè)、情報(bào)偵察等軍事和相關(guān)的民用領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。為了滿足銻化銦焦平面陣列器件的面陣向大規(guī)?；l(fā)展，必須發(fā)展3英寸銻化銦晶片材料。3英寸銻化銦晶片外形標(biāo)準(zhǔn)化工藝是銻化銦晶片加工工藝的關(guān)鍵工藝之一。由于銻化銦材料本身的特殊性，使得由<111>方向生長的晶體加工的晶片，電學(xué)參數(shù)一致性較差，無法滿足焦平面器件的需要，而必須通過<211>方向生長晶體，再通過<111>方向切割晶體得到<111>的晶片。由于晶體材料的各向異性性質(zhì)，在<211>方向上生長單晶晶錠時(shí)， 各個(gè)方向生長速率不同，從而生長界面并不是近似圓形，而是一個(gè)“D”形或者是梯形。生長界面的不同，最終導(dǎo)致兩個(gè)不同方向生長的晶錠外形也不一樣。<111>方向生長的晶錠等徑部分近似圓柱體，而<211>方向生長的晶錠等徑部分則類似大壩。這種通過<211>方向生長的晶錠，在<111>方向上切割時(shí)，需要旋轉(zhuǎn)一定角度。由于旋轉(zhuǎn)方向垂直于大面(也就是生長界面的梯形底邊)，因此可以在一定程度上增大梯形的高度，從而縮小底邊高度比。這種高度上的增加仍然和大的底邊在尺寸上有相當(dāng)大的差距，常常高度僅僅有底邊尺寸的一半。這種非規(guī)則性對(duì)于晶片的標(biāo)準(zhǔn)化工藝而言，是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。常規(guī)的半導(dǎo)體材料工藝過程是單晶生長、滾圓、做主參考面、切割、倒角。但是由于銻化銦材料本身的特殊性，一方面，晶錠外觀非常不規(guī)則，無法通過滾圓工藝實(shí)現(xiàn)；而另一方面，即使實(shí)現(xiàn)了滾圓工藝，由于需要轉(zhuǎn)角度切割，切割出的晶片也是橢圓形，這樣就使?jié)L圓工藝失去了意義。因此常規(guī)的半導(dǎo)體材料工藝無法應(yīng)用于3英寸銻化銦材料工藝。目前的銻化銦材料工藝是在晶體生長后，直接對(duì)非規(guī)則外形的晶錠進(jìn)行切割。目前的倒角工藝，只能針對(duì)面積較小的晶片進(jìn)行加工，對(duì)于1. 5英寸內(nèi)的銻化銦晶片，普遍采用原始的手工做參考面，并進(jìn)行倒角的工藝。3英寸銻化銦晶片同以前的小尺寸晶片一樣， 都用于同樣的探測(cè)器，由于探測(cè)器并沒有因?yàn)槭褂?英寸晶片而增加厚度，因此探測(cè)器對(duì)兩種晶片的最終厚度要求一致。出于成本的考慮，原始的切割晶片厚度不可能隨著面積的增加而成比例增加，面積厚度比的增大使得3英寸的晶片更容易碎裂。早前的手工磨圓倒角工藝，對(duì)人的技能依賴性較大，無法形成規(guī)?；a(chǎn)，人的勞動(dòng)強(qiáng)度大。而且由于銻化銦材料硬度小，容易沿解理面解理的特點(diǎn)，在加工的過程中很容易碎裂。3英寸銻化銦材料的發(fā)展，使得這種困難的情況進(jìn)一步加劇。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種銻化銦晶片的磨削方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的標(biāo)準(zhǔn)化成型工藝中晶片一致性差，無法批量化生產(chǎn)、效率低下、成品率低的問題。為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供了一種銻化銦晶片的磨削方法，所述方法包括以下步驟對(duì)待加工的銻化銦晶片進(jìn)行圖像預(yù)采集識(shí)別，獲得所述銻化銦晶片的中心位置數(shù)據(jù)；根據(jù)所述銻化銦晶片的中心位置數(shù)據(jù)，設(shè)置磨削參數(shù)；使所述銻化銦晶片縱向運(yùn)動(dòng)，且縱向運(yùn)動(dòng)過程中所述銻化銦晶片自轉(zhuǎn)，利用砂輪對(duì)所述銻化銦晶片進(jìn)行磨削，完成割圓操作；利用砂輪完成對(duì)所述銻化銦晶片上表面及下表面的倒角操作。其中，對(duì)待加工的銻化銦晶片進(jìn)行圖像預(yù)采集識(shí)別后，根據(jù)識(shí)別圖像的主參考面半徑和實(shí)際加工主參考面半徑的差值，確定所述銻化銦晶片中心位置的補(bǔ)償值，然后選擇與所述銻化銦晶片顏色一致的陪片，調(diào)節(jié)所述陪片放置在所述銻化銦晶片的位置，獲得所述銻化銦晶片的中心位置數(shù)據(jù)。其中，在對(duì)所述銻化銦晶片的進(jìn)行磨削之前，通過調(diào)節(jié)機(jī)械搬運(yùn)晶片手臂的橫向運(yùn)動(dòng)距離，來調(diào)整所述銻化銦晶片的中心位置。其中，在對(duì)所述銻化銦晶片的進(jìn)行磨削之前，通過調(diào)節(jié)吸盤的縱向運(yùn)動(dòng)距離，來調(diào)整所述銻化銦晶片的中心位置。其中，在對(duì)所述銻化銦晶片的進(jìn)行磨削時(shí)，每一次進(jìn)給過程中的去除量應(yīng)小于等于 2mm。其中，在進(jìn)行割圓操作和倒角操作時(shí)，用冷卻液沖淋所述砂輪和銻化銦晶片。其中，所述冷卻溶液為去離子水。其中，所述冷卻溶液的流量為3L/min。本發(fā)明有益效果如下本發(fā)明精確定位晶片中心、參考面位置，配合晶片識(shí)別后的砂輪研磨工藝，進(jìn)行割圓和倒角處理，來達(dá)到多步驟、精確研磨的效果。所有效地降低了倒角過程中的崩邊問題， 確保了工藝條件的可重復(fù)性，提高了晶片外形的一致性，提高了成品率。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例一種銻化銦晶片的磨削方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖以及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明。為了解決3英寸銻化銦晶片的割圓、倒角工藝問題，本發(fā)明提供了一種基于晶片圖像識(shí)別技術(shù)的晶片形貌識(shí)別和配套的割圓、倒角加工銻化銦晶片工藝，不僅解決了現(xiàn)有手工加工工藝精度、一致性差、勞動(dòng)強(qiáng)度大的問題，還有效解決了銻化銦晶片批量、規(guī)?；a(chǎn)問題，而且給出了晶片識(shí)別后分多個(gè)步驟進(jìn)行平面部分割圓和凹槽部分倒角的后續(xù)處理工藝，能夠有效解決晶片易解理、易破碎的問題。區(qū)別于傳統(tǒng)工藝，本發(fā)明在圖像智能識(shí)別后加工設(shè)備能夠按照識(shí)別處理給出的數(shù)據(jù)精確工作，并將這兩項(xiàng)工藝合并為3英寸銻化銦晶片材料工藝中的重要部分。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例涉及一種銻化銦晶片的磨削方法，包括以下步驟
步驟S101，將待加工樣品(銻化銦晶片，以下簡(jiǎn)稱晶片)放置在工作臺(tái)上，進(jìn)行圖像預(yù)采集識(shí)別，根據(jù)識(shí)別圖像的主參考面半徑和實(shí)際加工主參考面半徑的差值，確定晶片中心位置的補(bǔ)償值，然后選擇與晶片顏色一致的合適陪片，調(diào)節(jié)陪片放置在晶片的位置，獲得合適的晶片中心位置數(shù)據(jù)。其中，待加工樣品可以利用切割機(jī)從<211>方向晶錠旋轉(zhuǎn)一定角度進(jìn)行切取得到的。從晶錠上切割下來的晶片，兩面具有不同的物理化學(xué)性質(zhì)，為了能夠在后續(xù)的工藝中分辨出晶片哪面是朝向籽晶的一面，半導(dǎo)體工藝中定義了在圓形晶片上加工具有一定夾角的兩條直邊作為主、副參考面。^Sb晶片工藝中，將晶片朝向籽晶的一面定義為h面；In面朝上。主參考面順時(shí)針旋轉(zhuǎn)120°的位置定義為副參考面。對(duì)于3英寸銻化銦晶片，副參考面長度可以定義為12mm，而主參考面通常為副參考面長度的兩倍。由于MSb晶片近似于梯形的特殊形狀，主參考面越小，需要的梯形高度越大，晶錠的直徑也需要更大，從綜合成本的考慮，為了能夠在較小直徑的晶錠上加工出標(biāo)準(zhǔn)的3英寸銻化銦晶片，我們將主參考面長度定義M、36、40mm三種長度，本發(fā)明實(shí)施例中，主參考面長度采用更具有代表性和實(shí)際意義的40mm。VSE (Video Shape Engineer,圖像采集識(shí)別系統(tǒng))晶片采集識(shí)別技術(shù)具有實(shí)時(shí)采集、準(zhǔn)確識(shí)別、定位精度高、工藝穩(wěn)定可控等諸多優(yōu)點(diǎn)。VSE技術(shù)采用固定位置 CCD (Charge-coupled Device,電荷耦合元件)，對(duì)非規(guī)則晶片進(jìn)行圖像采集和智能外形尺寸識(shí)別，一個(gè)背光源與壓克力板組成了圖像采集晶片放置工作臺(tái)。為了能夠提供一種不容易使工作人員疲勞，而又不影響識(shí)別精度的光源，背光源采用獨(dú)立可調(diào)紅色LED(Light Emitting Diode，發(fā)光二極管)。固定位置C⑶與工作臺(tái)距離一定，其識(shí)別尺寸由標(biāo)準(zhǔn)樣品， 通過調(diào)整CCD的焦距，預(yù)先進(jìn)行校準(zhǔn)。在工作臺(tái)上有一個(gè)虛擬的坐標(biāo)系，以正上方為0度，角度沿逆時(shí)針方向增加。在工作臺(tái)的上方蓋板上設(shè)置有放入晶片的工作口，通過工作口放置在工作臺(tái)上的晶片會(huì)由CXD 采集后，識(shí)別晶片外形，并智能計(jì)算可以加工的3英寸銻化銦晶片最合適的參考面位置以及晶片的中心。參考面由于是在圓形晶片上加工的一條邊，因此，與主參考面垂直的方向晶片長度最小，所以識(shí)別系統(tǒng)也會(huì)將梯形晶片中，長度最小的高與此最短方向相對(duì)應(yīng)，將梯形大底邊識(shí)別為主參考面位置。系統(tǒng)計(jì)算的晶片中心，是以標(biāo)準(zhǔn)化的半導(dǎo)體工藝為基礎(chǔ)的，在標(biāo)準(zhǔn)化半導(dǎo)體工藝中，晶片外形標(biāo)準(zhǔn)化是在晶片切割前的滾圓工藝中實(shí)現(xiàn)的，在這一工藝中僅僅是磨邊倒角，因此，圓形晶片的外圓中心即為設(shè)備識(shí)別的晶片中心。對(duì)于梯形的MSb 晶片，僅僅是設(shè)備對(duì)于梯形晶片圓形化，而又不致于太浪費(fèi)材料給出的一個(gè)參考加工成為近似圓形晶片的中心。設(shè)備給出的參考加工尺寸是以最大限度利用晶片為前提的，由于3 英寸非規(guī)則梯形晶片高度僅有長底邊的一半，在充分利用晶片的前提下，晶片的中心會(huì)向長底片偏移，而長底邊也相應(yīng)做為了主參考面。這樣加工出的晶片充分利用了原始晶片， 但由于中心位置靠向長邊，從而會(huì)導(dǎo)致主參考面的尺寸過大，這對(duì)后續(xù)的晶片研磨、拋光工藝中是很不利的。為了得到期望參考面大小、無邊緣缺陷的標(biāo)準(zhǔn)尺寸晶片，我們通過在長邊的反方向上放置與晶片顏色一致的陪片，將中心位置下拉至與主參考面期望的距離。加入陪片的目的，是為了能夠讓設(shè)備識(shí)別的中心向某一方向移動(dòng)，已達(dá)到控制加工晶片位置的目的。因?yàn)榕闫瑫?huì)被設(shè)備識(shí)別為晶片的一部分，這樣設(shè)備為了減少對(duì)于晶片的浪費(fèi)，會(huì)將識(shí)別的中心向陪片方向移動(dòng)。例如三英寸晶片半徑R = 76. 2/2 = 38. 1mm，主參考面長度40mm，根據(jù)勾股定理可以計(jì)算出晶片中心到主參考面的長度，即OF半徑=32. 429mm，如果設(shè)備識(shí)別出的OF半徑小于此數(shù)值，不改變晶片中心，參考面長度會(huì)更大，過大的參考面會(huì)使晶片的圓度變差，這樣不利于后續(xù)的晶片加工工藝。在晶片的下方加入陪片后，OF半徑由 30. 516mm 變成了 32. 492mm。步驟S102，根據(jù)晶片的中心位置數(shù)據(jù)，設(shè)置磨削參數(shù)，即設(shè)置晶片運(yùn)動(dòng)的參數(shù)，以及砂輪運(yùn)轉(zhuǎn)等參數(shù)；晶片縱向運(yùn)動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)中自轉(zhuǎn)，高速旋轉(zhuǎn)的砂輪將晶片的多余部分磨削掉，完成割圓過程。在圖像采集識(shí)別工藝后，進(jìn)行砂輪高速旋轉(zhuǎn)割圓倒角工藝，按照設(shè)定的步驟去除晶片多余部分。手工放在工作臺(tái)上的晶片，其中心位置與工作臺(tái)上虛擬坐標(biāo)系的圓點(diǎn)在X、 Y軸上均會(huì)有一定的差值。工作臺(tái)上的虛擬坐標(biāo)系，垂直向上的方向定義為0°，晶片大底邊與0°夾角即為吸盤需要旋轉(zhuǎn)的角度。設(shè)備對(duì)于晶片放置的角度沒有要求，也就是說角度可以是0 360°。Χ、Υ、θ方向位于一個(gè)平面內(nèi)，X指機(jī)械手臂橫向運(yùn)動(dòng)，Y指吸盤縱向運(yùn)動(dòng)，θ指吸盤縱向運(yùn)動(dòng)過程中自身360°旋轉(zhuǎn)。X軸上的偏差，通過調(diào)整機(jī)械搬運(yùn)晶片手臂的橫向運(yùn)動(dòng)距離得以補(bǔ)償；Y軸上的偏差，將通過調(diào)整吸盤的前后運(yùn)動(dòng)(即縱向運(yùn)動(dòng))距離得以補(bǔ)償。被識(shí)別系統(tǒng)確認(rèn)為主參考面的晶片大底邊，其方向也與虛擬坐標(biāo)系的0度位置有一定的角度，在機(jī)械手臂吸附晶片向吸盤運(yùn)動(dòng)的過程中，吸盤將旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度以補(bǔ)償這種偏差，使加工參考面能夠與晶片大底邊方向完全一致。Χ、Υ、θ方向上的偏差補(bǔ)償后， 晶片在吸盤吸附下，做Y、θ方向上的運(yùn)動(dòng)。在研磨的過程中，通過調(diào)整吸盤中央和砂輪邊緣的距離實(shí)現(xiàn)程序設(shè)定中的去除量，通過多次試驗(yàn)，為了保證加工質(zhì)量，每一次進(jìn)給過程中的去除量應(yīng)小于等于2mm。在割圓倒角過程中，由于是依靠砂輪的高速磨削實(shí)現(xiàn)的，因此需要通過冷卻液泵提供冷卻液。冷卻液一方面給高速旋轉(zhuǎn)的砂輪和晶片降溫，另一方面又需要把磨削下來的顆粒迅速帶走，以免顆粒對(duì)倒角面帶來刮傷。這就需要冷卻液還要具有一定的壓力，經(jīng)過一系列實(shí)驗(yàn)，最終確定最佳的冷卻溶液為去離子水；最佳的冷卻溶液流量為3L/min。步驟S103，割圓過程完成后，砂輪做Z軸方向運(yùn)動(dòng)，使砂輪的凹槽部分上邊緣對(duì)齊晶片的上表面，完成上表面的倒角過程。通過類似操作，完成下表面的倒角過程。晶片在吸盤吸附下退回到吸盤初始位置，完成割圓倒角過程。晶片完成割圓倒角過程后，對(duì)加工晶片抽查，測(cè)量晶片直徑、上下倒角寬度，如果偏差超出范圍，在設(shè)備內(nèi)輸入相應(yīng)數(shù)值，以調(diào)整設(shè)備工作參數(shù)，修正偏差。該工藝條件下的銻化銦材料割圓線速率達(dá)到lOmm/sec，在單步去除量達(dá)到6mm 時(shí)，倒角面形貌仍然較為理想。割圓倒角后的晶片外形參數(shù)測(cè)試結(jié)果表明，這種晶片采集分析與割圓倒角相結(jié)合的3英寸銻化銦晶片成型方案，能夠很好地精確定位和準(zhǔn)確加工，從而能夠很好地降低晶片破碎并最大限度地提高晶片一致性。由上述實(shí)施例可以看出，本發(fā)明通過采用VSE晶片采集、識(shí)別系統(tǒng)，精確定位晶片中心、參考面位置，配合晶片識(shí)別后的砂輪研磨工藝，進(jìn)行割圓和倒角處理，來達(dá)到多步驟、 精確研磨的效果。所得的晶片直徑和參考面尺寸控制較好，主副參考面角度能夠的以保證， 有效地降低了倒角過程中的崩邊問題，確保該過程中，每一步的準(zhǔn)確晶片進(jìn)位，最大程度上保障不同批次的可重復(fù)性，提高晶片外形的一致性；能夠很好地精確按照要求加工晶片和降低晶片標(biāo)準(zhǔn)化工藝中的碎片數(shù)量，提高成品率；解決3英寸銻化銦晶片材料的標(biāo)準(zhǔn)化成型工藝中晶片一致性差，無法批量化生產(chǎn)、效率低下、成品率低的等一系列技術(shù)問題，對(duì)3 英寸銻化銦晶片材料的發(fā)展及成品率提高有較大貢獻(xiàn)。 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種銻化銦晶片的磨削方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟對(duì)待加工的銻化銦晶片進(jìn)行圖像預(yù)采集識(shí)別，獲得所述銻化銦晶片的中心位置數(shù)據(jù)； 根據(jù)所述銻化銦晶片的中心位置數(shù)據(jù)，設(shè)置磨削參數(shù)；使所述銻化銦晶片縱向運(yùn)動(dòng)，且縱向運(yùn)動(dòng)過程中所述銻化銦晶片自轉(zhuǎn)，利用砂輪對(duì)所述銻化銦晶片進(jìn)行磨削，完成割圓操作；利用砂輪完成對(duì)所述銻化銦晶片上表面及下表面的倒角操作。
2.如權(quán)利要求1所述的銻化銦晶片的磨削方法，其特征在于，對(duì)待加工的銻化銦晶片進(jìn)行圖像預(yù)采集識(shí)別后，根據(jù)識(shí)別圖像的主參考面半徑和實(shí)際加工主參考面半徑的差值， 確定所述銻化銦晶片中心位置的補(bǔ)償值，然后選擇與所述銻化銦晶片顏色一致的陪片，調(diào)節(jié)所述陪片放置在所述銻化銦晶片的位置，獲得所述銻化銦晶片的中心位置數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1所述的銻化銦晶片的磨削方法，其特征在于，在對(duì)所述銻化銦晶片的進(jìn)行磨削之前，通過調(diào)節(jié)機(jī)械搬運(yùn)晶片手臂的橫向運(yùn)動(dòng)距離，來調(diào)整所述銻化銦晶片的中心位置。
4.如權(quán)利要求1所述的銻化銦晶片的磨削方法，其特征在于，在對(duì)所述銻化銦晶片的進(jìn)行磨削之前，通過調(diào)節(jié)吸盤的縱向運(yùn)動(dòng)距離，來調(diào)整所述銻化銦晶片的中心位置。
5.如權(quán)利要求1所述的銻化銦晶片的磨削方法，其特征在于，在對(duì)所述銻化銦晶片的進(jìn)行磨削時(shí)，每一次進(jìn)給過程中的去除量應(yīng)小于等于2mm。
6.如權(quán)利要求1所述的銻化銦晶片的磨削方法，其特征在于，在進(jìn)行割圓操作和倒角操作時(shí)，用冷卻液沖淋所述砂輪和銻化銦晶片。
7.如權(quán)利要求6所述的銻化銦晶片的磨削方法，其特征在于，所述冷卻溶液為去離子水。
8.如權(quán)利要求6所述的銻化銦晶片的磨削方法，其特征在于，所述冷卻溶液的流量為 3L/min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種銻化銦晶片的磨削方法，所述方法包括以下步驟對(duì)待加工的銻化銦晶片進(jìn)行圖像預(yù)采集識(shí)別，獲得所述銻化銦晶片的中心位置數(shù)據(jù)；根據(jù)所述銻化銦晶片的中心位置數(shù)據(jù)，設(shè)置磨削參數(shù)；使所述銻化銦晶片縱向運(yùn)動(dòng)，且縱向運(yùn)動(dòng)過程中所述銻化銦晶片自轉(zhuǎn)，利用砂輪對(duì)所述銻化銦晶片進(jìn)行磨削，完成割圓操作；利用砂輪完成對(duì)所述銻化銦晶片上表面及下表面的倒角操作。本發(fā)明精確定位晶片中心、參考面位置，配合晶片識(shí)別后的砂輪研磨工藝，進(jìn)行割圓和倒角處理，來達(dá)到多步驟、精確研磨的效果。有效地降低了倒角過程中的崩邊問題，確保了工藝條件的可重復(fù)性，提高了晶片外形的一致性，提高了成品率。
文檔編號(hào)B24B9/06GK102172857SQ20101060880
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者王志芳, 王森林, 王燕華, 程波, 程鵬, 陳元瑞 申請(qǐng)人:中國電子科技集團(tuán)公司第十一研究所