專利名稱：一種半絕緣砷化鎵晶片雙面拋光方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明提供一種半絕緣砷化鎵(100)晶片的雙面拋光方法，特別是針對2 — 6inch 半絕緣砷化鎵晶片的雙面拋光方法。 技術(shù)背景砷化鎵單晶是目前III一 V族化合物半導體中的領軍材料，應用十分廣泛。半絕緣砷 化鎵目前已成為一種重要的微電子和光電子基礎材料，廣泛應用于新一代移動通信、寬 帶網(wǎng)絡通信系統(tǒng)等民用和國家安全等領域。隨著器件和電路的大批量生產(chǎn)，為了提高生 產(chǎn)效率、降低成本，必須使用高質(zhì)量的襯底晶片。半絕緣砷化鎵晶片將很快成為制造微 波和光通信電路的主流襯底晶片。而且大直徑的砷化鎵襯底晶片需求量會直線上升，經(jīng) 過公司領導和中層基層科研人員的努力，成功開發(fā)了半絕緣砷化鎵單晶雙面拋光片，具 有位錯密度低，電阻率徑向不均勻性小，可"開盒即用"等優(yōu)點，產(chǎn)品主要技術(shù)指標達 到了國際先進水平。該產(chǎn)品主要用于制作砷化鎵微波、毫米波器件，高速數(shù)字電路和微 波單片集成電路等。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種半絕緣砷化鎵(100)晶片雙面拋光方法，該方法拋光速度快，晶片清洗快捷、干凈，簡單實用，可操作性強，能大批量加工高質(zhì)量的雙面拋光晶片，拋光成品率達到85%以上，而且所使用的化學試劑為低成本材料，生產(chǎn)制造中的不 會危及人身和設備，清洗劑和拋光廢液易于處理，不會對周邊環(huán)境和人體造成傷害。 為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案這種半絕緣砷化鎵晶片雙面拋光方法包括以下步驟(1) 、晶片厚度監(jiān)測、分組；(2) 、晶片初次清洗晶片初次清洗時，將腐蝕液加熱至30°C 60°C，而后將裝有 晶片的花籃放入腐蝕清洗10 60sec，腐蝕液由水、H202、 NH40H組成；(3) 、粘片在拋光盤表面溫度30°C 60°C時進行粘片；(4) 、正面拋光拋光設置拋光機壓力值10-20psi，拋光液流量100-160ml/min，拋 光液為純水"2360型"拋光劑次氯酸鈉(容積)=(60-100) :( 1-5) :( 1-5)的配制成拋光液。(5) 、卸片、粘片及背面拋光拋光設置拋光機壓力值10-20psi，拋光液流量 100-160ml/min，拋光時間均為30-90分鐘。(6) 、晶片二次清洗在濃度為10-30%、溫度為50°C 100°C的清洗液中超聲清洗 20-40分鐘，充分沖水，再在80-100'C熱酸中腐蝕l-2分鐘，冷堿中浸泡l-2分鐘。(7)檢驗包裝。由于砷化鎵材料的脆性，本發(fā)明采用化學機械拋光方法，化學機械拋光是一個機械 研磨與化學腐蝕相互平衡去除損傷層的過程，拋光的過程是吸附在拋光布上的拋光液 作用于晶片表面，化學活性組分與晶片表面發(fā)生化學反應，同時利用拋光布、拋光盤轉(zhuǎn) 動將起化學反應的晶片表面進行研磨，使未經(jīng)過化學反應的晶片表面重新暴露于拋光液 中。這是一個機械研磨與化學反應相互平衡的過程，如果前者(機械研磨)作用大于后 者(化學反應)，則會出現(xiàn)布紋、劃道及高損傷層等缺陷反之，則會出現(xiàn)腐蝕坑、橘 皮、波紋等缺陷。本發(fā)明的優(yōu)點是所使用的拋光液為"2360型"拋光劑添加次氯酸鈉溶液，在大型 拋光機上對晶片雙面進行化學機械拋光，以獲得高質(zhì)量的砷化鎵晶片表面，通過該方法 拋光所得砷化鎵拋光晶片總厚度變化不大于5um，翹曲度不大于20um,晶面平整度不大 于4um，表面粗糙度Ra達到0.1-0.2um，在80001ux強光下均未檢測到沾污、霧、劃道、 顆粒、裂、橘皮、鴉爪等缺陷。值得注意的是l.拋光過程中所使用的純水均為高純度去離子水；2.注意拋光加工環(huán) 境及拋光布的潔凈度，不能有大的灰塵顆粒落入拋光界面，每次拋光前必須徹底濕潤、 修JH拋光布，清洗拋光襯底


圖1為本發(fā)明工藝框圖如圖1所示，1為晶片厚度監(jiān)測、分組，2為晶片初次清洗，3為粘片，4為正面拋 光，5為卸片、粘片及背面拋光，6為晶片二次清洗，7為檢驗包裝。
具體實施方式
(一) 、晶片厚度監(jiān)測、分組，將帶拋光晶片用無接觸測厚儀測量厚度，將厚度不 合格者剔除，厚度合格的以5um為分檔線分組，然后裝入特定花籃中。(二) 、晶片初次清洗，在玻璃槽中用純水、&02和NH4OH配制成8: 2: l[容積 比，其中&02濃度為25% (質(zhì)量百分比)，NH40H的濃度為30%]的腐蝕液，加熱至20 一5(/C，把裝晶片的花籃放入腐蝕液中清晰腐蝕，腐蝕時間為10s — 60s為宜，待腐蝕后 立即將花籃放入純水中沖洗，洗去片子表面的殘留液，將清洗干凈的晶片放在干凈的濾 紙上吸干水劑，重新放入干燥潔凈的花籃準備粘片，該試劑可重復使用兩次再中和倒掉。(三) 、粘片，將拋光盤置于電爐上加熱，將零星蠟塊放置拋光盤上，待蠟塊完全 融化時用干凈的紗布擦拭盤面，拋光盤表面溫度在30—60"C時在其盤面上四周涂均勻圓 形蠟層，關閉電路開關，防止蠟揮發(fā)或溢出，而后將于晶片直徑大小相同的薄紙?zhí)谙?面上，將烘干的待拋光晶片正面向上粘在浸蠟薄紙上，將粘好片子的拋光盤轉(zhuǎn)移至陰冷
處，用另一相同尺寸拋光盤垂直壓盤，壓盤時動作應緩慢且垂直對準拋光盤以免晶片偏 移，這樣才能保證貼片牢固，待拋光盤完全冷卻后拿開壓盤準備拋光。(四)、正面拋光，將拋光布濕潤并對其修正，用純水、"2360型"拋光劑和次氯 酸鈉以(60-100) : (1-5) : ( 1-5)的比例配制成拋光液，啟動拋光機攪拌拋光液至均 勻為止，測試拋光液的溫度，通過加冰或加入熱水保證拋光液溫度在5—25'C，再將冷卻 后的拋光盤放于拋光布上，利用拋光臂將拋光盤固定在拋光布上，設定拋光壓力為10— 20psi,拋光時間為30min-90min，拋光液流量沒置為100-160ml/min，按下啟動按鈕開始 拋光，待晶片表面拋出平整面后，調(diào)小拋光壓力為2-I0psi，拋光液流量設置為 40-100ml/min，拋光時間、拋光盤轉(zhuǎn)速均不變，每拋光10-15分鐘就檢査下晶片表面防止 因機械研磨或化學腐蝕過重而造成高損傷層，待結(jié)束后取出拋光盤沖水，強光下觀察晶 片表面，晶片表面沒有沾污、霧、劃道、顆粒、裂、橘皮、鴉爪等缺陷時，測量厚度， 待厚度合格后沖水，準備卸盤，如有以上現(xiàn)象及厚度不合格者視情況改變拋光條件重新 拋光。 ■(五) 、卸片、粘片及背面拋光，將拋光盤放置在電爐上加熱，待觀察到晶片周圍蠟 層丌始熔化時準備去卸片，待晶片能夠挪動后將電爐斷電，用木片輕推晶片到一小尺寸 濾紙上，再將鏡片放入花籃中，注意不要用任何東西接觸晶片拋光面，用于凈紗布擦拭 拋光盤面，重復第(三)歩方法將背面朝上粘于拋光盤上、重復第(四)歩對晶片背面 進行拋光。(六) 、晶片二次清洗，將進行過雙面拋光的晶片裝入花籃，放在溫度為50'C— 100 °C、濃度為10%—30%的清洗液中用超聲波清洗，超聲清洗過程中不斷提動為宜，時間 為20min，而后先將花籃置于純水中沖洗，再在冷水中沖洗至不見泡沫為宜。將晶片浸 在水中取至超凈間檢驗臺，所述的清洗液市場有售,該清洗劑為半導體專用清洗劑，用于 半導體生產(chǎn)工藝中松香和石蠟的清洗(山東大學電光材料器件所監(jiān)制，山東長城電子清 洗科技有限公司生產(chǎn)，華星牌DZ-4B系列)。(七) 、檢驗包裝，在將晶片放入8(TC—10(rC的熱濃硫酸中腐蝕l分鐘，迅速取出放 入冷濃硫酸中蘸一下，再將晶片放入冷堿中1 一 2min，取出晶片沖水甩干，將晶片置于 高強度匯聚光源(8000lux)下，晃動拋光片目測整個拋光表面，檢測有無沾污、霧、劃 道、顆粒，再到大面積散射光源下檢測邊緣砰裂、橘皮、鴉爪、裂紋、槽、波紋、小坑、 小丘、刀痕、條紋等，經(jīng)這樣檢測合格的晶片封裝并貼上標簽。實施例1:(1) 晶片初次清洗時，將腐蝕液加熱至4(TC，而后將裝有晶片的花籃放入腐蝕清洗30s， 充分沖洗；(2) 在拋光盤表面溫度40。C時進行粘片；(3) 配制拋光液(純水、"2360型"拋光劑和次氯酸鈉以70: 4: 4)，第一次拋光設 置拋光機壓力值10psi，拋光液流量100ml/min;第二次拋光設置拋光機壓力值5psi，拋光液流量40ml/min，拋光時間均為15分鐘。(4) 在濃度為20%、溫度為70C的清洗液中超聲清洗20分鐘，充分沖水，再在80°C 熱硫酸中腐蝕2分鐘，冷堿中浸泡l分鐘。實驗結(jié)果甩干后觀察晶片表面，發(fā)現(xiàn)白點較少，較多腐蝕坑，有物狀現(xiàn)象，應調(diào) 減拋光液配比或拋光液流量或加大拋光壓力。實施例2:(1) 晶片初次清洗時，將腐蝕液加熱至30。C,而后將裝有晶片的花籃放入腐蝕清洗40s， 充分沖洗；(2) 在拋光盤表面溫度40"C時進行粘片；(3) 配制拋光液(純水、"2360型"拋光劑和次氯酸鈉以100: 2: 2)，第一次拋光(正 面拋光)設置拋光機壓力值15psi，拋光液流量50ml/min第二次拋光(背面拋光)設置拋光機壓力值10psi，拋光液流量30ml/min，拋光時間 均為15分鐘。(4) 在濃度為20%、溫度為100'C的清洗液中超聲清洗20分鐘，充分沖水，再在8(TC 熱酸中腐蝕1分鐘，冷堿中浸泡2分鐘。實驗結(jié)果晶片正面有細微劃道，應該是機械研磨造成，無其他缺陷出現(xiàn)，建議適 當調(diào)整拋光壓力或拋光液流量。
權(quán)利要求
1、一種半絕緣砷化鎵晶片雙面拋光方法，其特征在于它包括以下步驟(1)、晶片厚度監(jiān)測、分組；(2)、晶片初次清洗晶片初次清洗時，將腐蝕液加熱至30℃～60℃，而后將裝有晶片的花籃放入腐蝕清洗10～60sec，腐蝕液由水、H2O2、NH4OH組成；(3)、粘片在拋光盤表面溫度30℃～60℃時進行粘片；(4)、正面拋光拋光設置拋光機壓力值10-20psi，拋光液流量100-160ml/min，拋光液為純水“2360型”拋光劑次氯酸鈉(容積比)＝(60-100)∶(1-5)∶(1-5)的配制成拋光液。(5)、卸片、粘片及背面拋光拋光設置拋光機壓力值10-20psi，拋光液流量100-160ml/min，拋光時間均為30-90分鐘。(6)、晶片二次清洗在濃度為10-30％、溫度為50℃～100℃的清洗液中超聲清洗20-40分鐘，充分沖水，再在80-100℃熱酸中腐蝕1-2分鐘，冷堿中浸泡1-2分鐘。(7)檢驗包裝。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半絕緣砷化鎵晶片雙面拋光方法，其特征在于晶片 初次清洗劑由純水、H202、 NH40H以8: 2: l的比例組成。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半絕緣砷化鎵晶片雙面拋光方法，其特征在于厚度合格的以5um為分檔線分組。
全文摘要
一種半絕緣砷化鎵晶片雙面拋光方法，它包括以下步驟(1)晶片厚度監(jiān)測、分組；(2)晶片初次清洗；(3)粘片；(4)正面拋光拋光設置拋光機壓力值10-20psi，拋光液流量100-160ml/min；(5)卸片、粘片及背面拋光；(6)晶片二次清洗；(7)檢驗包裝。本發(fā)明的優(yōu)點是所使用的拋光液為“2360型”拋光劑添加次氯酸鈉溶液，在大型拋光機上對晶片雙面進行化學機械拋光，以獲得高質(zhì)量的砷化鎵晶片表面，通過該方法拋光所得砷化鎵拋光晶片總厚度變化不大于5μm，翹曲度不大于20μm，晶面平整度不大于4μm，表面粗糙度Ra達到0.1-0.2μm，在8000lux強光下均未檢測到沾污、霧、劃道、顆粒、裂、橘皮、鴉爪等缺陷。
文檔編號C09G1/00GK101399164SQ20071012253
公開日2009年4月1日 申請日期2007年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月26日
發(fā)明者夏海波, 曉 張, 鄭安生, 彪 龍 申請人:北京有色金屬研究總院;國瑞電子材料有限責任公司