专利名称：半导体薄片材料的横向研磨方法
技术领域：
本发明涉及半导体及其他脆性材料的加工技术，特别涉及半导体薄片状材料的横向研磨及抛光方法。
背景技术：
半导体封装技术的发展和应用范围的扩展，要求半导体微芯片的外形不仅仅只局限于矩形或其他具有较明显棱角的多边形形状，如对于目前较常用的半导体材料硅，不但是电路芯片的主要制作材料，在生物医学方面，硅材料由于其较好的生物耐受性和生物相容性也常常被用来制作体内的填充或植入器件，尤其是近年来发展起来的生物医用硅基微电子电路芯片，这些电路芯片可以在人体或动物体内部工作，从生物体内提取信号或将外部信号传递到生物体内。体内植入要求这些芯片应该具有较小的封装体积，通常围绕芯片的薄薄的一层钝化层或密封层无疑是体积最小的封装方案。由芯片自然解理面或直线切割形成的尖锐的棱角在植入体内的过程中会刺伤周围的组织造成出血或发炎，严重影响器件功能的发挥。尽管采用腐蚀方法有可能使这些棱角变得圆滑，但腐蚀法会和有些制作工艺不兼容，很容易造成器件功能的下降；在薄片上利用机械切割的方法对于象硅这样的材料，特别是当芯片比较薄时，很容易造成芯片开裂。极薄的以至于具有较好柔性的薄膜不在本方法的讨论范围。本方法采用横向研磨的办法，可以将有棱角的矩形的或其他多边性的脆性薄片修整成圆形或棱角比较圆滑的多边形。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种半导体薄片材料的横向研磨方法，其可将脆性的薄片材料加工成所需的形状。
本发明一种半导体薄片材料的横向研磨方法，包括一用于研磨的研磨机，该研磨机包括一升降平台，一电机，该电机置于升降平台上，电机的轴端有一夹具，夹具的前端安装有一磨具，一磨盘置于升降平台的一侧，其特征在于，包括如下步骤步骤1用蜡将薄片粘贴在磨具的圆形平台上；步骤2将磨具的把柄嵌在电机上的夹具中，夹紧；步骤3摆放好磨盘，将带有磨具及薄片的电机装载在升降平台上；调节旋钮使薄片和磨盘间的距离适当；步骤4启动电机，使磨具及薄片1运行起来，调节旋钮，使薄片缓慢接近磨盘；步骤5重复步骤四，使薄片的边缘逐渐磨去，直到薄片的边缘和台面的边缘相齐；步骤6加热溶化作粘合剂的蜡，从磨具上取下薄片，清洗除去薄片上残余的蜡。
其中磨具及薄片运行是指加工材料在磨具上的行走方式，包括旋转、往复、摆动的运动，这些运动的特点是运动的方向总保持与薄片所在的平面平行。
其中调节旋钮，使薄片缓慢接近的动作，是指每一个研磨周期中，薄片材料朝磨盘接近的距离，这个距离的控制，是通过薄片材料与磨盘的接近速度来实现，或通过薄片材料的周期性运动速度来实现。
图1是本发明的研磨机的结构分解图；图2是图1的组合装配图；具体实施方式
请结合参阅图1及图2，本发明一种半导体薄片材料的横向研磨方法，包括一用于研磨的研磨机，该研磨机包括一升降平台4，一电机3，该电机3置于升降平台4上，电机3的轴端有一夹具31，夹具31的前端安装有一磨具2，一磨盘5置于升降平台4的一侧，本发明的横向研磨方法包括如下步骤步骤1用蜡将薄片1粘贴在磨具2的圆形平台21上；步骤2将磨具2的把柄22嵌在电机3上的夹具31中，夹紧；步骤3摆放好磨盘5，将带有磨具2及薄片1的电机3装载在平台4上；调节旋钮41使薄片1和磨盘5间的距离适当；步骤4启动电机3，使磨具2及薄片1运行起来，调节旋钮41，使薄片1缓慢接近磨盘5；其中磨具2及薄片1运行是指加工材料在磨具上的行走方式，包括旋转、往复、摆动的运动，这些运动的特点是运动的方向总保持与薄片1所在的平面平行；其中调节旋钮41，使薄片1缓慢接近的动作，是指每一个研磨周期中，薄片1材料朝磨盘接近的距离，这个距离的控制，是通过薄片1材料与磨盘的接近速度来实现，或通过薄片1材料的周期性运动速度来实现；步骤5重复步骤四，使薄片1的边缘逐渐磨去，直到薄片1的边缘和台面21的边缘相齐；步骤6加热溶化作粘合剂的蜡，从磨具2上取下薄片1，清洗除去薄片1上残余的蜡。
该方法采用横向研磨的方法，对薄片1材料的边缘进行研磨加工。研磨时，采用可微调的进给装置控制加工材料和磨具之间的距离，并通过使加工材料相对于磨具高速运动的方法减小材料在磨具上每磨一次的平均进给量，实现对脆性材料的研磨加工。
本发明是采用横向研磨方法，从侧面对极薄的(＜100微米)脆性材料，如硅等半导体进行研磨加工，实现对薄片1的形状加工和边缘处理。具体的做法是，对已做完图形和工艺并已经解理或切割以后芯片薄片1的周边进行磨圆或形状整理。首先选择一个研磨机(如图2所示)，这个研磨机具有一个柱状升降平台4，升降平台4的台面形状和大小和预期磨成的片状材料的形状和大小完全相同，台面表面要求光滑平整；台面结构应该具有一定的厚度和机械强度。这个研磨机还应当具备一个可以夹持的把柄。将薄片1有图形的一面朝向磨具2的圆形平台21，并利用石蜡或其他粘合剂附着在圆形平台21上，所用的粘合剂要求具有一定的粘附强度，在研磨结束后用适当方法使薄片1可以完好的从圆形平台21上分离，并且残留的粘合剂可以在使薄片1无损的情况下彻底地去除。贴片时还应注意应保证将薄片1上预定要留下的部位粘贴在圆形平台21的台面之内。
贴片完成后，利用磨具2上的把柄22将磨具2固定在可以做往复或旋转运动的动力装置如电动机3的转子上，为了保证研磨过程中薄片1的安全，往复运动的方向或旋转平面应该和薄片1所在的平面保持平行。
根据所磨薄片1材料的不同，磨料可采用研磨粉、砂纸或其他研磨料。为了精确的控制所研磨的薄片1边缘与磨盘之间的距离，需将夹有磨具及薄片1的运动装置装载在一个可以做一维调节的进给装置上，这个进给装置可以在与薄片1平行的平面内运动，连续的微调薄片1与磨盘之间的距离。
研磨装置准备好后，在保证薄片1不与磨盘发生磕碰时，启动动力装置，使薄片1开始以较高的速度做旋转或往复运动，然后慢慢的调节进给装置，使薄片1慢慢接近放有磨料的磨盘5。在进给的过程中，速度要均匀、缓慢，特别是在与磨盘5开始有接触之后，以免进给量过大，磕伤薄片1。在一个方向上将磨到与台面齐平后，换一个方向，再重复以上的步骤，直到整个片子的边缘都和台面齐平。
实施例下面我们将以一个将方形的薄片磨成圆形的例子来进一步介绍这种方法。请参照附图1；待加工的正方形薄片1(本实施例中为硅片)，边长3毫米，厚100微米；磨具2是加工硅片1的，包括贴装硅片1的圆形台面21和可与电机3转子相连的把柄22；夹持磨具2和把柄22及夹具31；4是承载3及其装配在其上磨具2和硅片1(下面的研磨过程中会详细叙述)的一维的升降平台，41是调节平台升降的旋钮，当旋钮转动时，平台可以上下移动。5是研磨用的磨盘。
加工过程，参阅图2(1)用蜡将硅片1粘贴在磨具2的圆形平台21上；(2)将磨具2把柄22嵌在电机3上的夹具31中，夹紧；(3)摆放好磨盘5，将带有磨具2及硅片1的电机3装载在升降平台4上；调节旋钮41使硅片1和磨盘5间的距离适当；(4)启动电机3，使磨具2及硅片1旋转起来，调节旋钮41，使硅片1缓慢接近磨盘5；(5)重复步骤四，使硅片1的边缘逐渐磨去，直到硅片1的边缘和台面21的边缘相齐。
(6)加热溶化作粘合剂的石蜡，从磨具2上取下硅片1，清洗除去硅片1上残余的蜡。
权利要求
1.一种半导体薄片材料的横向研磨方法，包括一用于研磨的研磨机，该研磨机包括一升降平台，一电机，该电机置于升降平台上，电机的轴端有一夹具，夹具的前端安装有一磨具，一磨盘置于升降平台的一侧，其特征在于，包括如下步骤步骤1用蜡将薄片粘贴在磨具的圆形平台上；步骤2将磨具的把柄嵌在电机上的夹具中，夹紧；步骤3摆放好磨盘，将带有磨具及薄片的电机装载在升降平台上；调节旋钮使薄片和磨盘间的距离适当；步骤4启动电机，使磨具及薄片1运行起来，调节旋钮，使薄片缓慢接近磨盘；步骤5重复步骤四，使薄片的边缘逐渐磨去，直到薄片的边缘和台面的边缘相齐；步骤6加热溶化作粘合剂的蜡，从磨具上取下薄片，清洗除去薄片上残余的蜡。
2.根据权利要求1所述的半导体薄片材料的横向研磨方法，其特征在于，其中磨具及薄片运行是指加工材料在磨具上的行走方式，包括旋转、往复、摆动的运动，这些运动的特点是运动的方向总保持与薄片所在的平面平行。
3.根据权利要求1所述的半导体薄片材料的横向研磨方法，其特征在于，其中调节旋钮，使薄片缓慢接近的动作，是指每一个研磨周期中，薄片材料朝磨盘接近的距离，这个距离的控制，是通过薄片材料与磨盘的接近速度来实现，或通过薄片材料的周期性运动速度来实现。
全文摘要
一种半导体薄片材料的横向研磨方法，包括一用于研磨的研磨机，该研磨机包括一升降平台，一电机，该电机置于升降平台上，电机的轴端有一夹具，夹具的前端安装有一磨具，一磨盘置于升降平台的一侧，其特征在于，包括如下步骤步骤1用蜡将薄片粘贴在磨具的圆形平台上；步骤2将磨具的把柄嵌在电机上的夹具中，夹紧；步骤3摆放好磨盘，将带有磨具及薄片的电机装载在升降平台上；调节旋钮使薄片和磨盘间的距离适当；步骤4启动电机，使磨具及薄片1运行起来，调节旋钮，使薄片缓慢接近磨盘；步骤5重复步骤四，使薄片的边缘逐渐磨去，直到薄片的边缘和台面的边缘相齐；步骤6加热熔化作粘合剂的蜡，从磨具上取下薄片，清洗除去薄片上残余的蜡。
文档编号B24B37/00GK1815695SQ200510006190
公开日2006年8月9日 申请日期2005年1月31日 优先权日2005年1月31日
发明者陈弘达, 裴为华 申请人:中国科学院半导体研究所