一种锑化镓晶片的双面抛光方法及锑化镓双抛片

摘要

本发明涉及半导体材料的加工技术领域，尤其涉及一种锑化镓晶片的双面抛光方法及锑化镓双抛片。所述锑化镓晶片的双面抛光方法包括以下步骤：A)采用粗抛试剂对锑化镓晶片进行双面粗抛；所述粗抛试剂包括硅溶胶抛光液、氧化剂、缓冲剂、抛光离子增强剂和水；B)将所述粗抛后的锑化镓晶片采用精抛试剂进行双面精抛，得到锑化镓双抛片；所述精抛试剂包括硅溶胶抛光液、氧化剂、缓冲剂和水。本发明提供的锑化镓晶片的双面抛光方法包括两步抛光：双面粗抛和双面精抛。通过采用特定的粗抛试剂和精抛试剂进行双面粗抛和双面精抛，最终制备的锑化镓双抛片平整度较高，粗糙度较低。

权利要求

1.一种锑化镓晶片的双面抛光方法，包括以下步骤：A）采用粗抛试剂对锑化镓晶片进行双面粗抛；

所述粗抛试剂包括硅溶胶抛光液、氧化剂、缓冲剂、抛光离子增强剂和水；所述粗抛试剂中，硅溶胶抛光液的含量为1500 1800 mL/60L，氧化剂的含量为1200 1300 g/60L，缓冲~ ~剂的含量为600 700 g/60L，抛光离子增强剂的含量为600 700 g/60L；

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所述氧化剂为次氯酸锂或次氯酸钠；

B）将所述粗抛后的锑化镓晶片采用精抛试剂进行双面精抛，得到锑化镓双抛片；

所述精抛试剂包括硅溶胶抛光液、氧化剂、缓冲剂和水；

所述精抛试剂中，硅溶胶抛光液的含量为1000 1800 mL/60L，氧化剂的含量为1000~ ~

1500 g/60L，缓冲剂的含量为600 900 g/60L；

~

所述氧化剂为次氯酸锂或次氯酸钠。

2.根据权利要求1所述的双面抛光方法，其特征在于，步骤A）中，采用粗抛试剂对锑化镓晶片进行双面粗抛前，还包括：将锑化镓晶片进行双面研磨，并按照厚度差≤10 µm进行分组。

3.根据权利要求1所述的双面抛光方法，其特征在于，步骤A）中，所述硅溶胶抛光液中，硅溶胶的粒径为20 200 nm；

~

所述硅溶胶抛光液的pH值为8 13。

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4.根据权利要求1所述的双面抛光方法，其特征在于，步骤A）中，所述缓冲剂为碳酸氢钠；

所述抛光离子增强剂包括KNO3、NaNO3或K2SO4。

5.根据权利要求1所述的双面抛光方法，其特征在于，步骤A）中，所述双面粗抛的压力为80 100 N，转速为15 20 rpm，流量为480 520 mL/min；

~ ~ ~

所述双面粗抛的时间为15 20 min；

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所述双面粗抛采用聚氨酯抛光垫；

所述双面粗抛在9B双面抛光机中进行。

6.根据权利要求1所述的双面抛光方法，其特征在于，步骤B）中，所述硅溶胶抛光液中，硅溶胶的粒径为20 200 nm；

~

所述硅溶胶抛光液的pH值为8 13；

~

所述缓冲剂为碳酸氢钠。

7.根据权利要求1所述的双面抛光方法，其特征在于，步骤B）中，所述双面精抛的压力为120 150 N，转速为20 30 rpm，流量为680 720 mL/min；

~ ~ ~

所述双面精抛的时间为5 8 min；

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所述双面精抛采用阻尼布抛光垫；

所述双面精抛在9B双面抛光机中进行。

8.权利要求1 7任意一项所述的双面抛光方法制备得到的锑化镓双抛片。

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说明书

一种锑化镓晶片的双面抛光方法及锑化镓双抛片

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体材料的加工技术领域，尤其涉及一种锑化镓晶片的双面抛光方法及锑化镓双抛片。

背景技术

[0002] 锑化镓为直接带隙半导体材料，室温下禁带宽度为0.725eV，其晶格常数为0.6096nm，与一些超晶格晶格匹配度高，被广泛应用于激光器，探测器，高频器件，太阳电池等军事和民用领域。

[0003] 随着信息产业的迅速发展，对锑化镓表面平整度提出了越来越高的要求。双面抛光技术是保证较高形状精度和表面精度的超精密加工方法，是决定锑化镓表面质量重要的加工步骤。

[0004] 中国专利CN102554750A公开了一种锑化镓晶片双面抛光方法，其通过上蜡工艺先抛背面、清洗后再上蜡抛主面的方式进行双面抛光，该方法虽然实现了锑化镓晶片双面抛光的批量生产，但是上蜡和下片过程中的容易造成背面划伤且降低加工效率；同时，上蜡工艺易在抛光和清洗中对晶片造成污染。而锑化镓双抛片采用单面抛光加工会使得晶片平整度较差、粗糙度较高等。如果晶片的平整度水平较低，会影响晶片后续加工工艺，如蚀刻、键合等。因此，为了提高锑化镓晶片的平整度水平，有必要提供一种高平整度锑化镓晶片双面抛光工艺，增强锑化镓衬底质量。

发明内容

[0005] 有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种锑化镓晶片的双面抛光方法及锑化镓双抛片，本发明制备的锑化镓双抛片平整度较高，粗糙度较低。

[0006] 本发明提供了一种锑化镓晶片的双面抛光方法，包括以下步骤：

[0007] A)采用粗抛试剂对锑化镓晶片进行双面粗抛；

[0008] 所述粗抛试剂包括硅溶胶抛光液、氧化剂、缓冲剂、抛光离子增强剂和水；

[0009] B)将所述粗抛后的锑化镓晶片采用精抛试剂进行双面精抛，得到锑化镓双抛片；

[0010] 所述精抛试剂包括硅溶胶抛光液、氧化剂、缓冲剂和水。

[0011] 优选的，步骤A)中，采用粗抛试剂对锑化镓晶片进行双面粗抛前，还包括：

[0012] 将锑化镓晶片进行双面研磨，并按照厚度差≤10μm进行分组。

[0013] 优选的，步骤A)中，所述粗抛试剂中，硅溶胶抛光液的含量为1500～1800mL/60L，氧化剂的含量为1200～1300g/60L，缓冲剂的含量为600～700g/60L，抛光离子增强剂的含量为600～700g/60L。

[0014] 优选的，步骤A)中，所述硅溶胶抛光液中，硅溶胶的粒径为20～200nm；

[0015] 所述硅溶胶抛光液的pH值为8～13。

[0016] 优选的，步骤A)中，所述氧化剂包括次氯酸锂或次氯酸钠；

[0017] 所述缓冲剂为碳酸氢钠；

[0018] 所述抛光离子增强剂包括KNO3、NaNO3或K2SO4。

[0019] 优选的，步骤A)中，所述双面粗抛的压力为80～100N，转速为15～20rpm，流量为480～520mL/min；

[0020] 所述双面粗抛的时间为15～20min；

[0021] 所述双面粗抛采用硬度为70～80的聚氨酯抛光垫；

[0022] 所述双面粗抛在9B双面抛光机中进行。

[0023] 优选的，步骤B)中，所述精抛试剂中，硅溶胶抛光液的含量为1000～1800mL/60L，氧化剂的含量为1000～1500g/60L，缓冲剂的含量为600～900g/60L。

[0024] 优选的，步骤B)中，所述硅溶胶抛光液中，硅溶胶的粒径为20～200nm；

[0025] 所述硅溶胶抛光液的pH值为8～13；

[0026] 所述氧化剂包括次氯酸锂或次氯酸钠；

[0027] 所述缓冲剂为碳酸氢钠。

[0028] 优选的，步骤B)中，所述双面精抛的压力为120～150N，转速为20～30rpm，流量为680～720mL/min；

[0029] 所述双面精抛的时间为5～8min；

[0030] 所述双面精抛采用硬度为20～30的阻尼布抛光垫；

[0031] 所述双面精抛在9B双面抛光机中进行。

[0032] 本发明还提供了一种上文所述的双面抛光方法制备得到的锑化镓双抛片。

[0033] 本发明提供了一种锑化镓晶片的双面抛光方法，包括以下步骤：A)采用粗抛试剂对锑化镓晶片进行双面粗抛；所述粗抛试剂包括硅溶胶抛光液、氧化剂、缓冲剂、抛光离子增强剂和水；B)将所述粗抛后的锑化镓晶片采用精抛试剂进行双面精抛，得到锑化镓双抛片；所述精抛试剂包括硅溶胶抛光液、氧化剂、缓冲剂和水。本发明提供的锑化镓晶片的双面抛光方法包括两步抛光：双面粗抛和双面精抛。通过采用特定的粗抛试剂和精抛试剂进行双面粗抛和双面精抛，最终制备的锑化镓双抛片平整度较高，粗糙度较低。本发明进一步限定双面粗抛和双面精抛的工艺参数，可以有效提高锑化镓双抛片平整度，降低粗糙度。

[0034] 实验结果表明，本发明制备的锑化镓双抛片平整度为：TTV≤3μm，TIR≤3μm，BOW≤3μm，Warp≤3μm；锑化镓双抛片表面粗糙度Ra≤0.3nm。锑化镓双抛片未检测到划伤、药水、背侵、Haze等缺陷。

具体实施方式

[0035] 下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0036] 本发明提供了一种锑化镓晶片的双面抛光方法，包括以下步骤：

[0037] A)采用粗抛试剂对锑化镓晶片进行双面粗抛；

[0038] 所述粗抛试剂包括硅溶胶抛光液、氧化剂、缓冲剂、抛光离子增强剂和水；

[0039] B)将所述粗抛后的锑化镓晶片采用精抛试剂进行双面精抛，得到锑化镓双抛片；

[0040] 所述精抛试剂包括硅溶胶抛光液、氧化剂、缓冲剂和水。

[0041] 本发明提供的锑化镓晶片的双面抛光方法包括两步抛光：双面粗抛和双面精抛。

[0042] 在本发明的某些实施例中，所述锑化镓晶片为锑化镓(100)晶片。

[0043] 在本发明的某些实施例中，采用粗抛试剂对锑化镓晶片进行双面粗抛前，还包括：

[0044] 将锑化镓晶片进行双面研磨，并按照厚度差≤10μm进行分组。

[0045] 本发明对所述研磨的方法并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的研磨方法即可。本发明进一步按照厚度差≤10μm进行分组可以确保抛光后晶片之间的厚度差相近，确保其平整度更好。

[0046] 在本发明的某些实施例中，分组后，选取厚度为700±5μm或600±5μm的锑化镓晶片进行后续的操作。

[0047] 本发明采用粗抛试剂对锑化镓晶片进行双面粗抛。所述粗抛试剂包括硅溶胶抛光液、氧化剂、缓冲剂、抛光离子增强剂和水。

[0048] 在本发明的某些实施例中，所述硅溶胶抛光液中，硅溶胶的粒径为20～200nm；所述硅溶胶抛光液的pH值为8～13。在某些实施例中，所述硅溶胶抛光液中，硅溶胶的粒径为150nm或110nm；所述硅溶胶抛光液的pH值为11或12。在本发明的某些实施例中，所述硅溶胶抛光液为广东惠尔特纳米科技有限公司生产的硅溶胶抛光液。

[0049] 在本发明的某些实施例中，所述氧化剂包括次氯酸锂或次氯酸钠。

[0050] 在本发明的某些实施例中，所述缓冲剂为碳酸氢钠。

[0051] 在本发明的某些实施例中，所述抛光离子增强剂包括KNO3、NaNO3或K2SO4。

[0052] 在本发明的某些实施例中，所述水为去离子水。

[0053] 在本发明的某些实施例中，所述粗抛试剂中，硅溶胶抛光液的含量为1500～1800mL/60L，氧化剂的含量为1200～1300g/60L，缓冲剂的含量为600～700g/60L，抛光离子增强剂的含量为600～700g/60L。在某些实施例中，所述粗抛试剂中，硅溶胶抛光液的含量为1800mL/60L或1500mL/60L，氧化剂的含量为1200g/60L或1300g/60L，缓冲剂的含量为
600g/60L或700g/60L，抛光离子增强剂的含量为600g/60L或700g/60L。

[0054] 在本发明的某些实施例中，所述双面粗抛的压力为80～100N，转速为15～20rpm，流量为480～520mL/min。在某些实施例中，所述双面粗抛的压力为100N或90N，转速为20rpm或18rpm，流量为500mL/min。在本发明的某些实施例中，所述双面粗抛的时间为15～20min。在某些实施例中，所述双面粗抛的时间为18min或16min。

[0055] 在本发明的某些实施例中，所述双面粗抛采用硬度为70～80的聚氨酯抛光垫。在某些实施例中，所述双面粗抛采用硬度为75的聚氨酯抛光垫。

[0056] 在本发明的某些实施例中，所述双面粗抛在9B双面抛光机中进行。具体的，在9B双面抛光机中放置环氧树脂游星轮，每个环氧树脂游星轮中放置锑化镓晶片，主面朝上放置。在本发明的某些实施例中，9B双面抛光机中环氧树脂游星轮的放置个数为5个，每个环氧树脂游星轮中锑化镓晶片的放置个数为10个。

[0057] 本发明中，双面粗抛用于去除研磨所留下的损伤层，把研磨面抛光成为抛光面。

[0058] 在本发明的某些实施例中，双面粗抛完成后，将所述粗抛后的锑化镓晶片浸洗，干燥。

[0059] 在本发明的某些实施例中，所述浸洗包括：将所述粗抛后的锑化镓晶片放入装片卡塞中利用去离子水浸洗。在某些实施例中，所述浸洗的时间为50～70s或60s。

[0060] 在本发明的某些实施例中，所述干燥的方法可以为甩干。

[0061] 之后，本发明将所述粗抛后的锑化镓晶片采用精抛试剂进行双面精抛，得到锑化镓双抛片。所述精抛试剂包括硅溶胶抛光液、氧化剂、缓冲剂和水。

[0062] 在本发明的某些实施例中，所述硅溶胶抛光液中，硅溶胶的粒径为20～200nm；所述硅溶胶抛光液的pH值为8～13。在某些实施例中，所述硅溶胶抛光液中，硅溶胶的粒径为40nm或30nm；所述硅溶胶抛光液的pH值为10。

[0063] 在本发明的某些实施例中，所述氧化剂包括次氯酸锂或次氯酸钠。

[0064] 在本发明的某些实施例中，所述氧化剂包括次氯酸锂或次氯酸钠。

[0065] 在本发明的某些实施例中，所述缓冲剂为碳酸氢钠。

[0066] 在本发明的某些实施例中，所述水为去离子水。

[0067] 在本发明的某些实施例中，所述精抛试剂中，硅溶胶抛光液的含量为1000～1800mL/60L，氧化剂的含量为1000～1500g/60L，缓冲剂的含量为600～900g/60L。在某些实施例中，所述精抛试剂中，硅溶胶抛光液的含量为1000mL/60L，氧化剂的含量为1500g/60L，缓冲剂的含量为900g/60L。

[0068] 在本发明的某些实施例中，所述双面精抛的压力为120～150N，转速为20～30rpm，流量为680～720mL/min。在某些实施例中，所述双面精抛的压力为150N，转速为30rpm，流量为700mL/min。在本发明的某些实施例中，所述双面精抛的时间为5～8min。在某些实施例中，所述双面精抛的时间为6min或5min。

[0069] 在本发明的某些实施例中，所述双面精抛采用硬度为20～30的阻尼布抛光垫。在某些实施例中，所述双面精抛采用硬度为25或20的阻尼布抛光垫。

[0070] 在本发明的某些实施例中，所述双面精抛在9B双面抛光机中进行。具体的，在9B双面抛光机中放置环氧树脂游星轮，每个环氧树脂游星轮中放置锑化镓晶片，主面朝上放置。在本发明的某些实施例中，9B双面抛光机中环氧树脂游星轮的放置个数为5个，每个环氧树脂游星轮中锑化镓晶片的放置个数为10个。

[0071] 本发明中，双面精抛可以进一步优化锑化镓晶片表面，去除双面粗抛所带来的浅划伤等缺陷。

[0072] 在本发明的某些实施例中，双面精抛完成后，将所述精抛后的锑化镓晶片浸洗，干燥。

[0073] 在本发明的某些实施例中，所述浸洗的方法包括：

[0074] 将所述精抛后的锑化镓晶片放入卡塞中，把卡塞放入酒精中浸洗60～90s，再放入去离子水中浸洗50～70s。

[0075] 在本发明的某些实施例中，所述干燥的方法可以为甩干。

[0076] 本发明对上文采用的原料来源并无特殊的限制，可以为一般市售。

[0077] 本发明还提供了一种上文所述的双面抛光方法制备得到的锑化镓双抛片。

[0078] 本发明提供的锑化镓晶片的双面抛光方法操作简单，可以批量加工锑化镓双抛片，加工效率高，加工后表面无划伤、药水、背侵、Haze等缺陷。本发明制备的锑化镓双抛片平整度较高，粗糙度较低。

[0079] 实验结果表明，本发明制备的锑化镓双抛片平整度为：TTV≤3μm，TIR≤3μm，BOW≤3μm，Warp≤3μm；锑化镓双抛片表面粗糙度Ra≤0.3nm。锑化镓双抛片未检测到划伤、药水、背侵、Haze等缺陷。

[0080] 为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种锑化镓晶片的双面抛光方法及锑化镓双抛片进行详细描述，但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。

[0081] 实施例中，锑化镓晶片为锑化镓(100)晶片；硅溶胶抛光液为广东惠尔特纳米科技有限公司生产的硅溶胶抛光液。

[0082] 实施例1

[0083] 1)晶片测厚分组：将锑化镓晶片双面研磨后，按照厚度差≤10μm进行分组，选取厚度为700±5μm的锑化镓晶片；

[0084] 2)在9B双面抛光机中放置5个环氧树脂游星轮，每个环氧树脂游星轮中放置10片锑化镓晶片，主面朝上放置；

[0085] 晶片放置结束，启动程序进行双面粗抛：粗抛压力为100N，转速为20rpm，流量为500mL/min；

[0086] 双面粗抛采用硬度为75的聚氨酯抛光垫；

[0087] 双面粗抛采用的粗抛试剂包括硅溶胶抛光液、次氯酸锂、碳酸氢钠、抛光离子增强剂NaNO3和去离子水；60L粗抛试剂中，硅溶胶抛光液的加入量为1800mL，次氯酸锂的加入量为1200g，碳酸氢钠的加入量为600g，抛光离子增强剂的加入量为600g；所述硅溶胶抛光液中，硅溶胶的粒径为150nm；所述硅溶胶抛光液的pH值为11；

[0088] 所述双面粗抛的时间为18min；

[0089] 3)浸洗：将所述粗抛后的锑化镓晶片放入装片卡塞中利用去离子水浸洗60s，甩干；

[0090] 4)在9B双面抛光机中放置5个环氧树脂游星轮，每个环氧树脂游星轮中放置10片锑化镓晶片，主面朝上放置；

[0091] 晶片放置结束，启动程序进行双面精抛：精抛压力为150N，转速为30rpm，流量为700mL/min；

[0092] 双面精抛采用硬度为25的阻尼布抛光垫；

[0093] 双面精抛采用的精抛试剂包括硅溶胶抛光液、次氯酸锂、碳酸氢钠和去离子水；60L精抛试剂中，硅溶胶抛光液的加入量为1000mL，次氯酸锂的加入量为1500g，碳酸氢钠的加入量为900g；所述硅溶胶抛光液中，硅溶胶的粒径为40nm；所述硅溶胶抛光液的pH值为
10；

[0094] 所述双面精抛的时间为6min；

[0095] 5)浸洗：将所述精抛后的锑化镓晶片放入卡塞中，把卡塞放入酒精中浸洗70s，再把卡塞放入去离子水中60s，甩干，得到锑化镓双抛片。

[0096] 采用Tropel测平仪对得到的锑化镓双抛片的性能进行检测，实验结果表明，锑化镓双抛片的平整度：TTV＝2.1，TIR＝1.8，BOW＝2.4，Warp＝2.5；粗糙度：Ra＝0.297nm。采用强光灯、显微镜等检验发现，所述锑化镓双抛片表面无划伤、药水、背侵、Haze等缺陷。

[0097] 实施例2

[0098] 1)晶片测厚分组：将锑化镓晶片双面研磨后，按照厚度差≤10μm进行分组，选取厚度为600±5μm的锑化镓晶片；

[0099] 2)在9B双面抛光机中放置5个环氧树脂游星轮，每个环氧树脂游星轮中放置10片锑化镓晶片，主面朝上放置；

[0100] 晶片放置结束，启动程序进行双面粗抛：粗抛压力为90N，转速为18rpm，流量为500mL/min；

[0101] 双面粗抛采用硬度为75的聚氨酯抛光垫；

[0102] 双面粗抛采用的粗抛试剂包括硅溶胶抛光液、次氯酸锂、碳酸氢钠、抛光离子增强剂KNO3和去离子水；60L粗抛试剂中，硅溶胶抛光液的加入量为1500mL，次氯酸锂的加入量为1300g，碳酸氢钠的加入量为700g，抛光离子增强剂的加入量为700g；所述硅溶胶抛光液中，硅溶胶的粒径为110nm；所述硅溶胶抛光液的pH值为12；

[0103] 所述双面粗抛的时间为16min；

[0104] 3)浸洗：将所述粗抛后的锑化镓晶片放入装片卡塞中利用去离子水浸洗60s，甩干；

[0105] 4)在9B双面抛光机中放置5个环氧树脂游星轮，每个环氧树脂游星轮中放置10片锑化镓晶片，主面朝上放置；

[0106] 晶片放置结束，启动程序进行双面精抛：精抛压力为120N，转速为20rpm，流量为700mL/min；

[0107] 双面精抛采用硬度为20的阻尼布抛光垫；

[0108] 双面精抛采用的精抛试剂包括硅溶胶抛光液、次氯酸锂、碳酸氢钠和去离子水；60L精抛试剂中，硅溶胶抛光液的加入量为1000mL，次氯酸锂的加入量为1500g，碳酸氢钠的加入量为900g；所述硅溶胶抛光液中，硅溶胶的粒径为30nm；所述硅溶胶抛光液的pH值为
10；

[0109] 所述双面精抛的时间为5min；

[0110] 5)浸洗：将所述精抛后的锑化镓晶片放入卡塞中，把卡塞放入酒精中浸洗70s，再把卡塞放入去离子水中60s，甩干，得到锑化镓双抛片。

[0111] 采用Tropel测平仪对得到的锑化镓双抛片的性能进行检测，实验结果表明，锑化镓双抛片的平整度：TTV＝1.9，TIR＝1.5，BOW＝1.1，Warp＝2.7；粗糙度：Ra＝0.289nm。采用强光灯、显微镜等检验发现，所述锑化镓双抛片表面无划伤、药水、背侵、Haze等缺陷。

[0112] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。