切割砷化镓初始晶片的方法及制备砷化镓晶片的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种切割半导体初始晶片的方法，以及涉及制备半导体晶片的方法， 更具体而目，涉及一种切割神化嫁（GaAs)初始晶片以及制备GaAs晶片的方法。
【背景技术】
[0002] 半导体晶片由于其在电子、通讯及能源等多种领域中的应用，广泛地受到关注。在 制造晶片过程中，晶体材料需切割成一定厚度的晶片，然后倒角、表面处理和抛光。晶片切 割过程在切割台上实施：晶棒固定在切割台上，用外圆切割机、内圆切割机或线锯等从晶棒 上切出初始晶片（晶片坯）。为促进切割，通常在线锯切出的晶棒切口（或槽）中通入切 割泥浆，泥浆由晶片的切口（其深度随切割过程不断变化）流出后，自然下落至切割台，在 切割台自动收集后，循环至切割过程。然而，现有的方法在切割极薄（例如厚度小于350微 米）的初始晶片，特别是质脆的GaAs初始晶片时，初始晶片易碎裂，初始晶片的成品率偏 低。因此需要一种更加可靠的切割极薄GaAs初始晶片的方法。
【发明内容】
[0003] 本发明提供一种切割GaAs初始晶片的方法，所述方法包括：由直径不超过6英寸 (1英寸=2. 54厘米）的GaAs晶棒切割出厚度为240-350微米的初始晶片，所述切割采用 切割机在泥浆的存在下进行，所述泥浆由粉末物质和切割油混合配置而成，其特征在于，所 述泥浆的粘度为300-1500mPa · s。
[0004] 在本发明切割GaAs初始晶片的方法的一个优选实施方案中，所述泥浆的粘度为 400_1000mPa · s。
[0005] 在本发明切割GaAs初始晶片的方法的一个优选实施方案中，所述粉末状物质选 自钻石粉、碳化硼和碳化娃，所述切割油选自植物油和矿物油。
[0006] 在本发明切割GaAs初始晶片的方法的一个优选实施方案中，所述粉末状物质的 粒径为5-15微米。
[0007] 在本发明切割GaAs初始晶片的方法的一个优选实施方案中，GaAs晶棒为单晶晶 棒。
[0008] 在本发明切割GaAs初始晶片的方法的一个优选实施方案中，在切割过程中采用 半包围结构的固定装置固定晶棒，所述固定装置优选为半包围的石墨（如图1所示）。
[0009] 本发明还提供一种制备GaAs晶片的方法，包括切割GaAs初始晶片、对初始晶片倒 角及对倒角后的初始晶片进行表面处理、粗抛光和精抛光，其中切割GaAs初始晶片根据前 述切割GaAs初始晶片的方法实施。
[0010] 在本发明制备GaAs晶片的方法的一个优选实施方案中，表面处理通过如下方式 进行：使用刻蚀液对晶片进行化学表面处理。
[0011] 在本发明制备GaAs晶片的方法的一个更优选的实施方案中，所述刻蚀液为包含 NH3和过氧化氢的水溶液，其中，NH 3为0. 1-5摩尔％，过氧化氢为5-15摩尔％，余量为水。
[0012] 在本发明制备GaAs晶片的方法的一个优选实施方案中，还包括如下任选步骤：对 精抛后的晶片进行表面清洗处理。
[0013] 使用本发明的方法，通过在切割过程中使用的泥浆粘度控制在300_1500mPa *s的 范围内，能够切割出极薄（厚度为240-350微米）的GaAs初始晶片。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明方法的晶棒固定装置半包围石墨的示意图。
[0015] 图2为本发明方法的晶片倒角的示意图，其中图2a倒角为圆弧状，图2b倒角为坡 形。
[0016] 图3为用于实施本发明研磨、抛光方法的设备的一个实例。
【具体实施方式】
[0017] 在本发明中，如无其他说明，则所有操作均在室温、常压进行。
[0018] 在本发明中，晶片的直径应作如下理解：在晶片为圆形时，是指圆形的直径；在晶 片为其他形状（如不规则圆形、正方形、长方形等）时，是指以晶片的中心为圆心画圆、使圆 包括晶片所有部分所形成的圆的直径。
[0019] 在本发明中，术语"有效长度"意指晶棒可以用于切割为晶片的实际长度。
[0020] 在本发明中，粘度是指动力粘度，单位为mPa *s，根据GB/T10247-2008《粘度测量 方法》中规定的动力粘度的测的方法在25°C下测定。本领域技术人员知晓，晶片切割过程 在切割台上实施，期间泥浆循环使用、通至晶片中通过切割形成的切口；泥浆由晶片的切口 (其深度随切割过程不断变化）流出后，自然下落至切割台，在切割台自动收集后，通过切 割台面中央部位的开孔流出，并继续循环；泥浆流出后可以加入泥浆组分以调节粘度，然后 再循环至切割过程。为本发明的目的，用于测量粘度的泥浆取样点的位置为切割台泥浆流 出孔位置处。
[0021 ] 在本发明中，粒径采用GB-T 19077. 1-2008《粒度分析激光衍射法第1部分：通则》 中规定的方法测定。
[0022] 本发明提供一种切割GaAs初始晶片的方法，所述方法包括：由直径不超过6英 寸（1英寸=2. 54厘米）的GaAs晶棒切割出厚度为240-350微米的初始晶片，所述切割 采用切割机在泥浆的存在下进行，所述泥浆由粉末物质和切割油混合配置而成，其特征在 于，所述泥浆由每1千克粉末物质与〇. 5-3. 0升切割油混合配置而成，所述泥浆的粘度为 300_1500mPa · s〇
[0023] 本发明所用的GaAs晶棒可商购得到或由本领域已知的方法制备。
[0024] 在本发明切割GaAs初始晶片的方法中，GaAs晶棒优选为单晶晶棒。
[0025] 在本发明切割GaAs初始晶片的方法中，GaAs晶棒为横向截面为圆形的晶棒（简 称圆形晶棒），其长度方向的截面为长方形或正方形，其圆形横截面的直径通常不超过6英 寸，优选为2-5英寸。
[0026] 当然，GaAs晶棒也可以是横向截面为其他形状的晶棒，例如由圆形晶棒经过处理 而得的横向截面为方形（正方形或长方形）的GaAs晶棒，此时，所切割出的晶片为非圆形 的GaAs晶片。
[0027] 在本发明切割GaAs初始晶片的方法中，GaAs初始晶片的其厚度通常为240-350微 米，优选240-330微米，更优选为240-300微米。
[0028] 在本发明的方法中，使用切割机切割晶棒，所述切割通常使用本领域已知的外圆 切割机、内圆切割机或多线切割机进行。由于多线切割机具有好的生产效率和出片率， 因此优选多线切割机。本发明可用的多线切割机例如购自日本小松NTC的多线切割机 MWM442DM。
[0029] 在使用切割机切割晶棒时，使用本领域已知的切割机用泥浆和钢线进行切割。所 述泥浆可由粉末状物质和切割油配置而成。所述粉末状物质为本领域已知且市售可得，可 以是例如钻石粉、碳化硼和碳化硅。一般而言，可选择粉末状物质粒径，原则上可以使用粒 径为5-15微米的用于配置半导体晶棒切割用泥浆的粉末状物质。所述粉末状物质的粒径 优选为6-13微米，更优选为8-12微米。所述切割油同样是本领域已知的且市售可得，可以 是植物油（例如橄榄油和大豆油）、矿物油。在本发明中，粉末状物质优选为碳化硅，切割油 优选为矿物油。
[0030] 在本发明中，粒径可通过市售已知的粒度仪测定，例如使用Malvern的 Mastersizer?3000激光衍射粒度分析仪测定。
[0031 ] 在本发明中，为了切割出厚度为240-350微米的GaAs初始晶片，切割过程中 应控制泥浆的粘度。本发明的方法中，将泥浆粘度控制为300-1500mPa · s，此粘度的 泥浆中粉末物质与切割油的混合比为千克粉末状物质：0.5-3.0升切割油；优选控 制为400-1000mPa · s，此粘度的泥浆中粉末物质与切割油的混合比为：1千克粉末状物 质：0. 8-2. 5升切割油；更优选控制为500-800mPa · s，此粘度的泥浆中粉末物质与切割油 的混合比为：1千克粉末状物质：1. 0-2. 0升切割油。
[0032] 在本发明中，粘度可通过市售已知的旋转粘度计在25°C下测定，例如使用Anton Paar生产的Physica MCR 51旋转粘度计测定。
[0033] 在本发明中，为了降低GaAs晶棒晃动，提高表面质量，可将GaAs晶棒固定。固定 方式并无特别限制，只要能够在切割过程中有效防止GaAs晶棒晃动即可。优选采用半包围 结构的固定装置固定GaAs晶棒，以在后续步骤中方便地使其与晶片分离。制备半包围结构 固定装置的材料并无特别限制，只要能够在切割过程中不至于发生形变或对切割的晶片产 生不利影响的材料均可使用，例如可使用石墨。本发明优选的半包围结构固定装置为半包 围石墨（如图1所不）。
[0034] 本发明还提供一种制备GaAs晶片的方法，其包括根据本发明的切割GaAs初始晶 片的方法切割初始晶片、对初始晶片倒角及对倒角后的初始晶片进行表面处理、粗抛光和 精抛光。
[0035] 在本发明制备GaAs晶片的方法中，对GaAs初始晶片进行边缘倒角处理（如图2