本發(fā)明涉及氧化鎵晶圓片加工，特別是涉及一種氧化鎵晶圓片的倒角裝置及方法。

背景技術：

1、氧化鎵作為一種重要的半導體材料，在電子領域具有廣闊的應用前景。然而，氧化鎵具有一些特殊的特性，給其加工帶來了挑戰(zhàn)。

2、氧化鎵是一種單斜晶向的單晶晶體，其主要特性是各個晶向差異較大，面間距差較大導致承受機械加工強度不一致。在氧化鎵晶面加工時，不同晶向面在同樣的機械壓強加工后，表面特性不一致，嚴重時會導致表面解理分層剝落，使晶片報廢。

3、晶圓在生產(chǎn)、運輸、存儲以及后續(xù)的加工和使用過程中，邊緣很容易受到碰撞、摩擦等外力作用。晶圓片通常較為脆弱，尤其是氧化鎵晶圓片這種具有易解理特性的材料，未經(jīng)倒角處理的尖銳邊緣更容易出現(xiàn)破損。倒角后形成的傾斜臺階面可以有效分散邊緣受到的外力，降低晶圓邊緣破損的風險；還可以防止熱應力的集中和增加外延層和光刻膠層在晶圓邊緣的平坦度。

4、倒角磨削是針對兩個晶向面的夾角進行加工，由于氧化鎵各個晶向面的差異，同樣的機械力作用下，兩個面的磨削速度不一致，導致單邊壓強偏差，造成晶片表面崩缺和報廢。

5、傳統(tǒng)的晶圓片倒角一般采用固結金剛石凹型砂輪盤對晶圓的邊緣點接觸式外圓磨削工藝。通過晶片和砂輪高速旋轉(zhuǎn)，利用線速度差形成磨削力，并用絲桿傳動保障磨削均勻性，使晶圓外圓與砂輪凹槽吻合，實現(xiàn)晶圓倒角。

6、但對于氧化鎵晶圓片來說，傳統(tǒng)砂輪采用鋼性基座外側(cè)開槽并電鍍金剛石顆粒，磨削槽表面粗糙、摩擦力大，在作用于氧化鎵晶圓片倒角時，高摩擦力的橫向減削過程中，當作用力大于晶面承受強度，晶片表面會沿解理方向一層層剝離解理，導致產(chǎn)品報廢。同時，傳統(tǒng)倒角采用步進給磨削方式，進給瞬時機械力大，作用于脆弱易解理的氧化鎵晶圓片上，會導致晶圓片沿邊緣解理方向瞬間解理。

7、綜上所述，傳統(tǒng)的倒角工藝不能滿足氧化鎵晶圓片的加工要求，如何針對氧化鎵晶圓片的晶體結構設計加工工裝與工藝，實現(xiàn)倒角目的，成為當前亟待解決的技術問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種氧化鎵晶圓片的倒角裝置及方法，以解決上述現(xiàn)有技術存在的問題，避免氧化鎵晶圓片在倒角過程中發(fā)生解理。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

3、本發(fā)明提供一種氧化鎵晶圓片的倒角裝置，包括：

4、驅(qū)動機構，所述驅(qū)動機構包括驅(qū)動電機、連接桿和真空吸盤，所述連接桿一端與所述驅(qū)動電機的輸出軸固連，所述連接桿與所述輸出軸同軸，所述真空吸盤與所述連接桿的另一端固連，且所述真空吸盤通過旋轉(zhuǎn)接頭與真空源連通；所述真空吸盤用于吸附需要倒角的氧化鎵晶圓片；

5、倒角磨削機構，所述倒角磨削機構包括由上至下依次設置的砂輪、浮動臺、壓縮彈簧和底座，所述砂輪的底端與所述浮動臺固連，所述壓縮彈簧的頂端與所述浮動臺抵接，所述壓縮彈簧的底端與所述底座抵接；所述倒角磨削機構還包括多個豎直的導向桿，所述導向桿的底端與所述底座固連，所述浮動臺滑動套設在每個所述導向桿上；所述砂輪的頂面設置有一凹陷狀的弧面，所述弧面上設置有一沿弧面的弧長方向分布的弧形凹槽，所述弧形凹槽的橫截面呈倒梯形；所述弧形凹槽位于所述真空吸盤吸附的氧化鎵晶圓片的正下方，且所述真空吸盤吸附的氧化鎵晶圓片的邊緣能夠與所述弧形凹槽抵接；

6、噴液嘴，所述噴液嘴用于朝所述弧形凹槽內(nèi)噴灑研磨液。

7、優(yōu)選的，所述砂輪的材料為玻璃、錫、樹脂或銅。

8、優(yōu)選的，所述弧形凹槽的槽型開角為6.5°-24.5°。

9、優(yōu)選的，全部所述導向桿沿所述浮動臺的周向均勻分布。

10、優(yōu)選的，所述研磨液中的磨料選擇球狀超細粉體材料。

11、優(yōu)選的，所述球狀超細粉體材料為碳化硅、氧化鋁或碳化硼。

12、優(yōu)選的，所述導向桿與所述浮動臺間隙滑動配合。

13、優(yōu)選的，所述弧面和所述弧形凹槽的圓心角都為120°。

14、優(yōu)選的，所述弧面凹槽的半徑與氧化鎵晶圓片需要加工成的半徑相等。

15、本發(fā)明還提供一種氧化鎵晶圓片的倒角方法，基于上述的氧化鎵晶圓片的倒角裝置，包括以下步驟：

16、s1、開啟所述真空源，用所述真空吸盤吸附需要倒角的氧化鎵晶圓片，使得需要倒角的氧化鎵晶圓片的邊緣與所述弧形凹槽抵接；

17、s2、通過所述驅(qū)動電機驅(qū)動需要倒角的氧化鎵晶圓片以30rpm-100rpm的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，同時，通過所述噴液嘴向所述弧形凹槽中噴灑研磨液；

18、s3、隨著氧化鎵晶圓片的邊緣逐步被磨削，氧化鎵晶圓片的邊緣會逐漸與所述弧形凹槽的槽型吻合，在氧化鎵晶圓片的全部邊緣與所述弧形凹槽的槽型吻合后，關閉所述驅(qū)動電機，然后取下倒角后的氧化鎵晶圓片。

19、本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術取得了以下技術效果：

20、本發(fā)明的氧化鎵晶圓片的倒角裝置及方法能夠有效避免氧化鎵晶圓片在倒角過程中報廢，本發(fā)明針對氧化鎵各晶向面差異大易導致表面解理分層剝落的問題，通過選擇合適的砂輪材質(zhì)、槽型設計和優(yōu)化磨削工藝參數(shù)，極大地降低了氧化鎵晶圓片在加工過程中出現(xiàn)解理分層剝落的風險，從而有效減少了氧化鎵晶圓片報廢的情況。

21、進一步的，本發(fā)明通過優(yōu)化的加工方法和精確的工藝控制，最終實現(xiàn)晶圓片的真圓度控制在0.2mm以內(nèi)，提高了晶圓片的幾何精度，滿足了更高的應用需求。

22、進一步的，本發(fā)明考慮到氧化鎵單晶晶體各向異性及晶面夾角特點，通過合理設計砂輪槽型和磨削工藝，在倒角橫向減削過程中，有效減少了因摩擦力大而導致的晶面裂紋產(chǎn)生。

23、進一步的，本發(fā)明解決了氧化鎵晶圓片在倒角加工過程中的易解理、易崩缺等問題，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性，為氧化鎵材料在半導體等領域的廣泛應用提供了有力保障。由于減少了氧化鎵晶圓片報廢率，可降低氧化鎵晶圓片的生產(chǎn)成本。同時，采用可重復修整使用的砂輪材質(zhì)，如玻璃、錫、樹脂銅等，進一步降低了生產(chǎn)過程中的材料成本。而高質(zhì)量的氧化鎵晶圓片可以滿足更多高端領域的需求，如高功率電子器件、深紫外光電器件等，為氧化鎵材料的應用拓展了更廣闊的空間。

技術特征：

1.一種氧化鎵晶圓片的倒角裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的氧化鎵晶圓片的倒角裝置，其特征在于：所述砂輪的材料為玻璃、錫、樹脂或銅。

3.根據(jù)權利要求1所述的氧化鎵晶圓片的倒角裝置，其特征在于：所述弧形凹槽的槽型開角為6.5°-24.5°。

4.根據(jù)權利要求1所述的氧化鎵晶圓片的倒角裝置，其特征在于：全部所述導向桿沿所述浮動臺的周向均勻分布。

5.根據(jù)權利要求1所述的氧化鎵晶圓片的倒角裝置，其特征在于：所述研磨液中的磨料選擇球狀超細粉體材料。

6.根據(jù)權利要求5所述的氧化鎵晶圓片的倒角裝置，其特征在于：所述球狀超細粉體材料為碳化硅、氧化鋁或碳化硼。

7.根據(jù)權利要求1所述的氧化鎵晶圓片的倒角裝置，其特征在于：所述導向桿與所述浮動臺間隙滑動配合。

8.根據(jù)權利要求1所述的氧化鎵晶圓片的倒角裝置，其特征在于：所述弧面和所述弧形凹槽的圓心角都為120°。

9.根據(jù)權利要求1所述的氧化鎵晶圓片的倒角裝置，其特征在于：所述弧面凹槽的半徑與氧化鎵晶圓片需要加工成的半徑相等。

10.一種氧化鎵晶圓片的倒角方法，其特征在于，基于權利要求1-9任一項所述的氧化鎵晶圓片的倒角裝置，包括以下步驟：

技術總結
本發(fā)明公開了一種氧化鎵晶圓片的倒角裝置及方法，涉及氧化鎵晶圓片加工技術領域，裝置包括驅(qū)動機構、倒角磨削機構和噴液嘴；倒角磨削機構包括由上至下依次設置的砂輪、浮動臺、壓縮彈簧和底座，砂輪的底端與浮動臺固連，壓縮彈簧的頂端與浮動臺抵接，壓縮彈簧的底端與底座抵接；砂輪的頂面設置有一凹陷狀的弧面，弧面上設置有一沿弧面的弧長方向分布的弧形凹槽，弧形凹槽的橫截面呈倒梯形；弧形凹槽位于真空吸盤吸附的氧化鎵晶圓片的正下方。方法：使得需要倒角的氧化鎵晶圓片的邊緣與弧形凹槽抵接的同時，通過驅(qū)動電機驅(qū)動需要倒角的氧化鎵晶圓片以30rpm?100rpm的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。能夠有效避免氧化鎵晶圓片在倒角過程中報廢。

技術研發(fā)人員：夏寧,陸昌程
受保護的技術使用者：杭州鎵仁半導體有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19