专利名称：一种磷化镓晶片双面抛光方法
技术领域：
本发明涉及一种磷化镓(111)晶片双面抛光方法，特别是一种适用于直径50.8mm磷化镓(111)晶片双面抛光方法。
技术背景目前磷化镓单晶是大规模生产红、绿LED的主要衬底材料，磷化镓是产量仅次于砷化镓的ni—v族化合物半导体材料，但至今，尚无磷化镓(111)晶片双面抛光方法文章发表，因此，为了满足国内发展化 合物半导体工业，扩展磷化镓晶片市场，有必要提供一种较大尺寸的磷 化镓(111)晶片双面抛光方法。 发明内容本发明的目的是提供一种磷化镓(111)晶片双面抛光方法，该方 法简单实用，可操作性强，能大批量加工高质量磷化镓抛光晶片，抛光 成品率85%以上，所使用的化学试剂为低成本材料，清洗剂、抛光废 液易于处理，不会对环境和人体造成危害。为达到上述目的，本发明采用以下技术方案(见权利要求书)本发明的工艺流程晶片清洗一有蜡贴片一磷面抛光一去片、粘片 及抛光(镓面)一晶片清洗一检测包装所使用的清洗剂为华星DZ-4B (牌号)，是清洗半导体电子材料 专用的，抛光液是用由日本FUJIMI公司生产、INSECP型号(专门用 于抛光磷化镓晶片)的抛光粉末配制成的悬浮液。本发明釆用化学机械抛光方法，化学机械抛光过程是一个机械与化 学相互平衡的过程，抛光的过程是吸附在抛光布上的抛光液作用于晶片表面，化学活性组分与晶片表面发生化学反应，同时利用抛光布、抛 光盘转动将起化学反应的晶片表面进行磨削，使未经过化学反应的晶片 表面重新暴露于抛光液中。要获得质量好的抛光片，必须使抛光过程中 的化学腐蚀作用与机械磨削作用达到一种平衡。如果化学腐蚀大于机械磨削，会在晶片表面形成腐蚀坑、桔皮、波纹等现象；如果机械磨削大
于化学腐蚀，会在表面形成划道、布纹及产生高损伤层。本发明的优点是方法简单实用，可操作性强，所使用的化学试 剂低成本材料，抛光废液宜回收处理，不会对环境和人体造成危害，能大批量加工高质量磷化镓抛光晶片，抛光成品率85%以上。通过该方 法抛光所得磷化镓抛光晶片总厚度变化不大于6um，翘曲度不大于 25um，晶面平整度不大于5um，在相应光源下均末检测到沾污、雾、 划道、颗粒、裂、橘皮、鸦爪等缺陷。
具体实施方式
(1) 、清洗将玻璃槽中注入纯水，加DZ-4B半导体专用清洗剂 配制成浓度为10wt^—50wt^的清洗液，将清洗液加热至50—100。C， 后将装有晶片的花篮放入清洗液中进行超声波清洗， 一般设定超声波清 洗时间为10—30min，清洗中应不断平衡地提降花篮，使晶片得到充分 清洗，待清洗完后立即将花篮放入温水中冲洗，冲洗时间为5—10min。 装有清洗液的容器用塑料袋封口，可以用来做第二遍清洗，最后将抛光 液稀释排放。(2) 、有蜡贴片将抛光盘置于电炉上加热，抛光盘表面温度在 30—60^C时在其盘面上四周涂均匀圆形蜡层，关闭电路开关，防止蜡 挥发或溢出，而后将直径50.8mm薄纸帖于蜡面上，将烘干的待抛光晶 片磷面向上贴在浸蜡薄纸上，用另一相同尺寸抛光盘垂直压盘，压盘时 动作应缓慢且垂直对准抛光盘以免晶片偏移，这样才能保证贴片牢固。(3) 、磷面抛光配置抛光液(FUJIMI INSEC P粉末纯水 (l一5) : (5 — 100) ) {备注该比例是质量比}，将盛有抛光液的玻璃槽放入超声波中常温下超声，使抛光液中无小颗粒，超声时间一般 为10—30min，同时将抛光布湿润，对其修正，再将冷却后的抛光盘放 于抛光布上，利用抛光臂将抛光盘固定在抛光布上，设定抛光压力为5 一50psi，抛光液的温度控制在5— 2 5 。C较为适宜的，抛光液流量设置 为10 — 3 Oml/min，按下启动按钮开始抛光，抛光速度在1 0 — 3 0 um / h r ，每抛光1 0 — 3 0分钟在散光灯下检查表面一次，防止机 械磨削或化学腐蚀过重而造成高损伤层。待结束后取出抛光盘冲水，测 量厚度，待厚度合格后冲水，准备卸盘，如不合格则重抛。抛光液排入 固定容器中，沉淀后将液体稀释排放，沉淀物回收处理。4) 、去片、粘片及抛光(镓面)将抛光盘放置在电炉上加热， 待观察到晶片周围蜡层开始熔化时准备去片，待晶片能够挪动后将电炉 断电，用木片轻推晶片到一小尺寸滤纸上，再将镜片放入花篮中，用于 净纱布擦拭抛光盘面，重复第二步方法将镓面朝上贴于抛光盘上，重复第三步对镓面进行抛光(换面抛光)，抛光时将压力调高5-10psi(与第一 面抛光时的压力相比)，抛光液流量提高到20-40ml/min范围内。(5) 、清洗检验将进行过双面抛光的晶片装入花篮，放在温度 为50°C— IO(TC、浓度为10wt%—30wt^的清洗液中超声清洗，时间 为10 —50min，而后将花篮置于纯水中冲洗，冲洗至不见泡沫为宜，装 有清洗液的容器用塑料袋封口，可以用来做第二遍清洗，最后将抛光液 稀释排放。在将晶片放入8(TC—10(TC的热硫酸中腐蚀1分钟，迅速取 出晶片全部浸入常温硫酸中l秒，再将晶片放入冷碱(约0GC)中l一 2min，取出晶片冲水甩干，将晶片置于高强度汇聚光源下，晃动抛光 片目测整个抛光表面，检测有无沾污、雾、划道、颗粒，再到大面积散 射光源下检测边缘砰裂、橘皮、鸦爪、裂纹、槽、波纹、小坑、小丘、 刀痕、条纹等，经这样检测的晶片封装并贴上标签。所使用的酸碱试剂 均中和稀释后排放。实施例1:(1) 配制浓度为15%的清洗液，将其加热至50QC，而后将装有晶片 的花篮放入超声清洗IO分钟，充分冲洗；(2) 在抛光盘表面温度4(^C时进行贴片；(3) 配制抛光液(FUJIMI INSEC P粉末纯水l: 10)，并超声 30分钟；设置抛光机压力值10psi，抛光液流量40ml/min，进行抛光。(4) 反面后抛光其他条件不变将抛光压力值设定20psi，抛光液流量 为30ml/min。(5) 在浓度为20%、温度为70QC的清洗液中超声清洗20分钟，充分 冲水，再在8(^C热酸中腐蚀2分钟，冷碱中浸泡l分钟。实验结果甩干后观察晶片表面，发现白点较多，少量腐蚀坑， 应调小抛光液流量或加大抛光压力。实施例2:(1)配制浓度为20%的清洗液，将其加热至5(^C，而后将装有晶片的花篮放入超声清洗10分钟，充分冲洗；(2) 在抛光盘表面温度4(^C时进行贴片；(3) 配制抛光液(FUJIMI INSEC P粉末纯水3: 20)，并超声 30分钟；设置抛光机压力值30psi,抛光液流量10ml/min，进行抛光。(4) 反面后抛光其他条件不变将抛光压力值设定20psi，抛光液流量为 10ml/min。(5) 在浓度为20%、温度为100QC的清洗液中超声清洗20分钟，充 分冲水，再在8(^C热酸中腐蚀3分钟，冷碱(氨水)中浸泡2分钟。实验结果晶片表面有细微划道，应该是机械磨削造成，建议适 当调整抛光压力或抛光液流量。
权利要求
1、一种磷化镓晶片双面抛光方法，其特征在于它包括以下步骤(1)、清洗在清洗液中超声清洗晶片，清洗温度在50-100℃之间；(2)、贴片在抛光盘的面上涂蜡，在蜡面上贴薄纸，将烘干的待抛光晶片磷面向上贴在浸蜡薄纸上，再用同尺寸的抛光盘垂直压盘；(3)、磷面抛光将冷却后的抛光盘放于抛光布上，用抛光臂固定好抛光盘，在抛光压力为10-50psi，抛光液的流量为10-30ml/min，温度为5-25℃下进行抛光，晶片表面、厚度合格后冲水；(4)、去片、粘片及抛光抛光盘被加热，去片，重复第(2)步将镓面朝上贴于抛光盘上，重复第(3)步进行另一面抛光；(5)、清洗检验，将抛光合格的晶片用清洗液超声清洗，再用纯水冲洗，将晶片放入热硫酸中腐蚀1-3分钟，冷碱中浸泡1-3分钟，随后水冲、甩干，检测抛光表面。
2、 根据权利要求1所述的一种磷化镓晶片双面抛光方法，其特征在于所述的清洗液浓度为10wt%—50wt%。
3、 根据权利要求1或2所述的一种磷化镓晶片双面抛光方法，其 特征在于抛光速度为10 — 30 um / h r 。
4、 根据权利要求1或2所述的一种磷化镓晶片双面抛光方法，其 特征在于在热硫酸中腐蚀的温度为80—100QC，冷碱为铵水。
5、 根据权利要求3所述的一种磷化镓晶片双面抛光方法，其特征 在于在热硫酸中腐蚀的温度为80—100°C，冷碱为铵水。
6、 根据权利要求1或2所述的一种磷化镓晶片双面抛光方法，其 特征在于所述的另一面抛光时，其抛光压力较第一面抛光压力提高5 一10psi，抛光液的流量加大5—10ml/min。
全文摘要
一种磷化镓晶片双面抛光方法，它包括以下步骤(1)清洗在清洗液中超声清洗晶片，清洗温度在50-100℃之间；(2)贴片；(3)磷面抛光将冷却后的抛光盘放于抛光布上，用抛光臂固定好抛光盘，在抛光压力为10-50psi，抛光液的流量为10-40ml/min，温度为5-25℃下进行抛光，厚度合格后冲水；(4)去片、粘片及进行另一面抛光；(5)清洗检验。本发明优点方法简单实用，可操作性强，所使用的化学试剂低成本材料，不会对环境和人体造成危害，抛光成品率85％以上。通过该方法抛光所得磷化镓抛光晶片总厚度变化不大于6um，翘曲度不大于25um，晶面平整度不大于5um，在相应光源下均末检测到沾污、雾、划道、颗粒、裂、橘皮、鸦爪等缺陷。
文档编号H01L21/304GK101130229SQ20061011251
公开日2008年2月27日 申请日期2006年8月22日 优先权日2006年8月22日
发明者晓 张, 超 李, 李忠义, 剑 杨 申请人:北京有色金属研究总院;国瑞电子材料有限责任公司