一种用于氮化镓单晶片的合成树脂锡盘双面抛光方法与流程

本发明涉及半导体材料的加工，特别是涉及一种用于氮化镓单晶片的合成树脂锡盘双面抛光方法。

背景技术：

氮化镓(GaN)晶体是新型第三代半导体电子材料，具有禁带宽度大、击穿电场高、介电常数小、热导率大和化学稳定性等优点，在光显示、光存储、光探测等光电子器件和高温、高频大功率电子等器件领域有广阔的应用前景。

GaN晶片的表面状态对其作为器件和外延衬底应用有着重要影响。在器件制造过程中，GaN晶片表面存在的划痕和损伤层，会使晶格发生周期性严重破坏，形成空间电荷区，造成表面漏电流，使其器件噪声和漏电流增加，从而影响了GaN基电极接触和器件性能，影响器件的可靠性和成品率。因此，GaN衬底晶片必须经过多道研磨及抛光流程，尤其高精密抛光加工难度大，耗时长，成本高。

传统的双面抛光布方法存在抛光时间长，效率低，0.03μm/min左右，锡盘双面抛光为0.35μm/min左右，锡盘双面抛光TTV小于2μm，双面抛光布的TTV参数较高，6μm左右，见表1。

技术实现要素：

鉴于现有技术存在的问题，本发明提出一种用于氮化镓单晶片的合成树脂锡盘双面抛光方法。该方法为新型GaN单晶片的双面锡盘抛光方法，与传统的双面抛光布方法相比，能够获得更高的加工效率和晶片表面质量。

本发明采用的锡盘双面抛光设备是在原来的设备（兰州瑞德6B双面研磨机）基础上改造的，将原来的两面铸铁盘换成两面合成树脂锡盘，上下盘的锡盘刻槽精度必须保持指标。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案是：一种用于氮化镓单晶片的合成树脂锡盘双面抛光方法，其特征在于，使用双面抛光机，上盘和下盘为合成树脂锡盘，配上粒径为W0.5的金刚石抛光液，将氮化镓单晶片放在双面抛光机游星轮上，其中上盘设为螺旋凹槽条纹，并且相近的两条凹槽间距为1.5mm，凹槽深度为15μm，下盘为同心圆槽条纹，并且相近的两条凹槽间距为1mm，凹槽深度为20μm，压力为100-500g /cm²，转速为10-40 r /min，金刚石抛光液的流量为5ml-20ml/min。

本发明具有以下有益效果：使用合成树脂锡盘，配上金刚石抛光液，大大缩短了加工时间，提高了加工效率，并且表面在肉眼观察下，表面细腻，光滑，布满了非常细小的划痕，划痕深度非常小，为后面化学机械抛光工序奠定了良好的基础。从表1可以看出，采用锡盘双面抛光，可以获得更高的去除速率和表面质量。本发明解决了GaN加工效率低的问题，并且大大降低了GaN晶片TTV和Bow两个重要指标。

表1 双面抛光工艺条件对比表

通过该方法，在微分干涉显微镜下（50倍）观察晶片表面，几乎看不到晶片表面划痕，然后通过原子力显微镜（AFM）测试，在10μm×10μm区域内，Ra在0.924mn，说明该方法可以获得几乎无表面划痕的表面质量，为下步CMP奠定了很好的基础，节约CMP时间，从5h减少到2h。

附图说明

图1为本发明合成树脂锡盘上盘结构示意图；

图2为本发明合成树脂锡盘下盘结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例：将粗磨好的GaN单晶片进行清洗干净，放在双面抛光机上的游星轮，采用合成树脂锡盘，配上粒径为W0.5的金刚石抛光液（购买国内富丰源公司的金刚石抛光液），对其GaN单晶片进行双面机械抛光，其中上盘为螺旋凹槽条纹（见图1），并且两条凹槽间距为1.5mm，凹槽深度为15μm，下盘为同心圆槽条纹（见图2），并且两条凹槽间距为1mm，凹槽深度为20μm，压力为400g/cm²，转速为30r/min，金刚石抛光液的流量为8ml/min。

金刚石抛光液配合锡盘，二者的作用模式是通过机械作用，使金刚石颗粒可以镶嵌在锡盘表面上，使其固结模式产生磨削作用，可以快速去除晶片，上盘间距1.5mm螺旋条纹，利于金刚石抛光液能够通畅的流到下表面，反之，金刚石抛光液则始终在上表面作用，很少的液流到下表面。下盘间距为1mm的同心圆条纹能够保持金刚石抛光液，间距过宽造成表面划伤严重，速率较慢，间距过窄金刚石抛光液流失浪费，去除速率较慢，最终会造成两面去除不均匀，Bow、TTV参数较差。