CN104051584A - 蓝宝石图形衬底晶片及制备方法 - Google Patents
蓝宝石图形衬底晶片及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104051584A CN104051584A CN201410289596.1A CN201410289596A CN104051584A CN 104051584 A CN104051584 A CN 104051584A CN 201410289596 A CN201410289596 A CN 201410289596A CN 104051584 A CN104051584 A CN 104051584A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sapphire
- wafer
- microns
- preparation
- etching
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 78
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 title claims abstract description 78
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 7
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims description 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 27
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 4
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- YXJYBPXSEKMEEJ-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid;sulfuric acid Chemical compound OP(O)(O)=O.OS(O)(=O)=O YXJYBPXSEKMEEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
- H01L33/0066—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B1/00—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
- H01L33/0075—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds comprising nitride compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
一种蓝宝石图形衬底制备方法，包括如下步骤：步骤1：对蓝宝石切割片进行双面研磨，形成蓝宝石粗磨晶片；步骤2：对所述蓝宝石粗磨晶片进行单面精密研磨，形成蓝宝石精磨晶片；步骤3：在所述未经精抛的蓝宝石精磨晶片上直接形成刻蚀图形化结构，所述刻蚀图形化结构与蓝宝石精磨晶片上的粗化表面共同提高蓝宝石图形衬底光提取效率。本方法的制备工艺及设备和传统的蓝宝石图形化衬底片的制备工艺及设备完全兼容，易于实现。使用本发明制备的蓝宝石图形化衬底片和传统的蓝宝石图形化衬底片相比，成本降低百分之十以上。
Description
技术领域
本发明属于半导体技术领域，特别是指在应用于外延生长的一种蓝宝石图形衬底晶片及制备方法。
背景技术
以III-V族氮化镓(GaN)为代表的氮化物半导体材料，是半导体照明领域的重要基础材料。目前氮化镓外延所使用的衬底材料主要是蓝宝石图形化衬底片。
现在业界蓝宝石图形化衬底片的制备通常包含如下流程，如图1所示，制备方法如下：
取检验合格的厚度450微米至550微米的蓝宝石切割片，在双面研磨机上使用粒度为3微米至10微米的研磨粉，经40分钟到80分钟双面研磨得到厚度370微米至470微米左右的蓝宝石粗磨晶片，表面粗糙度在0.5微米至1.2微米之间。蓝宝石粗磨晶片再使用单面研磨机和粒度为1微米至3微米的研磨液，单面精密研磨70分钟到100分钟，得到厚度350微米至450微米左右的蓝宝石精磨晶片，表面粗糙度在0.01微米至0.1微米之间。蓝宝石精磨晶片在单面抛光机上进行300分钟到480分钟单面化学机械抛光得到厚度330微米至430微米左右的蓝宝石精抛晶片，要求蓝宝石精抛晶片表面粗糙度小于0.5纳米。在蓝宝石精抛片上经过湿法或干法制程制备图形结构得到蓝宝石图形化衬底片。
其中，单面精密抛光均采用化学机械抛光工艺，由于蓝宝石晶体莫氏硬度高达9.0，单面精密抛光制程周期长达300分钟以上，耗用大量的抛光液和抛光布。在以上图形化衬底片的制备工艺中单面精抛制程成本占到整个工艺成本的百分之十以上。
以上蓝宝石图形化衬底片的制备流程，工艺周期长、材料消耗大，制备成本较高。
此外，通过上述流程制备的蓝宝石图形化衬底，后期制备的图形在光滑的表面形成，在图形之间平坦区域粗糙度小，光提取效率不够高。现有技术中，为了增加光提取效率，在制备的图形表面以及图形之间平坦区域进行二次工艺，增加尺寸更小的图形结构，二次工艺必然会大大增加蓝宝石图形衬底的工艺难度和制备成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低成本的蓝宝石图形化衬底片及制备方法。该方法的制备工艺及设备和传统的蓝宝石图形化衬底片的制备工艺及设备完全兼容，易于实现。使用本发明制备的蓝宝石图形化衬底片和传统的蓝宝石图形化衬底片相比，成本降低百分之十以上。
本发明提供一种蓝宝石图形衬底制备方法，包括如下步骤：
步骤1：对蓝宝石切割片进行双面研磨，形成蓝宝石粗磨晶片；
步骤2：对所述蓝宝石粗磨晶片进行单面精密研磨，形成蓝宝石精磨晶片；
步骤3：在所述未经精抛的蓝宝石精磨晶片上直接形成刻蚀图形化结构，所述刻蚀图形化结构与蓝宝石精磨晶片上的粗化表面共同提高蓝宝石图形衬底光提取效率。
本发明的有益效果是，本发明制备的蓝宝石图形化衬底片和传统的蓝宝石图形化衬底片相比，成本降低百分之十以上。
附图说明
为进一步说明本发明的技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中：
图1是传统图形化衬底片制备工艺流程图；
图2是本发明的图形化衬底片制备工艺流程图。
具体实施方式
请参阅图2所示，本发明提供一种蓝宝石图形衬底制备方法，包括如下步骤：
步骤1：对蓝宝石切割片进行双面研磨，形成蓝宝石粗磨晶片，所述蓝宝石粗磨晶片的表面粗糙度为0.8微米至1.2微米之间；
取厚度430微米至530微米的蓝宝石切割片，剔除有锯纹、崩边及严重表面缺陷的晶片，按照厚度差10微米对切割片进行分组，同组晶片使用EJD-12BL双面研磨机、GC280磨料进行60分钟双面研磨，控制终点厚度350微米至450微米，表面粗糙度Ra在0.8微米至1.2微米之间，经清洗、干燥、检验制得蓝宝石粗磨晶片。
步骤2：对所述蓝宝石粗磨晶片进行单面精密研磨，形成蓝宝石精磨晶片，所述蓝宝石精磨晶片的粗糙度为0.01微米至0.1微米之间；
蓝宝石粗磨晶片再使用EJW610T-3AL单面研磨机、树脂铜盘、#3μ研磨液进行单面精密研磨70分钟到100分钟，控制终点厚度330微米至430微米、表面粗糙度Ra在0.01微米至0.1微米之间，经清洗、干燥、检验制得蓝宝石精磨晶片。
步骤3：在所述的蓝宝石精磨晶片上直接形成刻蚀图形化结构，所述刻蚀图形化结构的高度为1.0微米到2.5微米之间，图形底部的尺寸为1.5微米到4.5微米之间，图形节距在2.0微米到5.0微米之间，所述刻蚀图形化结构与蓝宝石精磨晶片上的粗化表面共同提高蓝宝石图形衬底光提取效率。
其中所述刻蚀图形化结构可以采用湿法工艺制备，亦可以采用干法工艺制备。当采用湿法工艺制备刻蚀图形化结构时，在合格的蓝宝石单面精磨片上沉积一层0.5微米至5微米二氧化硅膜、使用光刻技术在上述的二氧化硅膜上制备出具有特定图形结构的光刻胶掩膜；将光刻图形转移到到二氧化硅膜上；以图形化的二氧化硅膜为掩膜，使用硫酸磷酸体系湿法腐蚀方法，将图形刻蚀到蓝宝石衬底上，形成刻蚀图形化结构；湿法腐蚀去掉二氧化硅膜，并将蓝宝石衬底清洗干净，完成图形化蓝宝石衬底的制备。当采用干法工艺制备刻蚀图形化结构时，使用光刻技术在蓝宝石精磨晶片上制备出具有特定图形结构的光刻胶掩膜，使用Oxford plamalab100型刻蚀机，以BC13气体900瓦功率刻蚀900秒将图形刻蚀到蓝宝石精磨晶片上；去除光刻胶，清洗、干燥、检验，得到合格的蓝宝石图形化衬底片。图形化结构的尺寸和光刻版图形结构以及刻蚀工艺相关。常用图形化结构的高度为1.0微米到2.5微米之间，图形底部为1.5微米到4.5微米之间，图形节距在2.0微米到5.0微米之间。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种蓝宝石图形衬底制备方法，包括如下步骤：
步骤1：对蓝宝石切割片进行双面研磨，形成蓝宝石粗磨晶片；
步骤2：对所述蓝宝石粗磨晶片进行单面精密研磨，形成蓝宝石精磨晶片；
步骤3：在所述未经精抛的蓝宝石精磨晶片上直接形成刻蚀图形化结构，所述刻蚀图形化结构与蓝宝石精磨晶片上的粗化表面共同提高蓝宝石图形衬底光提取效率。
2.如权利要求1所述的蓝宝石图形衬底制备方法，其中所述蓝宝石粗磨晶片的表面粗糙度为0.8微米至1.2微米之间。
3.如权利要求1所述的蓝宝石图形衬底制备方法，其中所述蓝宝石精磨晶片的粗糙度为0.01微米至0.1微米之间。
4.如权利要求1所述的蓝宝石图形衬底制备方法，其中所述刻蚀图形化结构的高度为1.0微米到2.5微米之间，图形底部的尺寸为1.5微米到4.5微米之间，图形节距在2.0微米到5.0微米之间。
5.如权利要求1所述的蓝宝石图形衬底制备方法，其中所述刻蚀图形化结构是采用干法或湿法刻蚀。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410289596.1A CN104051584A (zh) | 2014-06-25 | 2014-06-25 | 蓝宝石图形衬底晶片及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410289596.1A CN104051584A (zh) | 2014-06-25 | 2014-06-25 | 蓝宝石图形衬底晶片及制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104051584A true CN104051584A (zh) | 2014-09-17 |
Family
ID=51504194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410289596.1A Pending CN104051584A (zh) | 2014-06-25 | 2014-06-25 | 蓝宝石图形衬底晶片及制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104051584A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106098865A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-11-09 | 山东浪潮华光光电子股份有限公司 | 一种改善led用蓝宝石衬底研磨掉边的方法 |
| CN111482849A (zh) * | 2019-01-25 | 2020-08-04 | 东莞新科技术研究开发有限公司 | 一种减少晶圆厚度的方法 |
| CN111590467A (zh) * | 2020-04-22 | 2020-08-28 | 浙江博蓝特半导体科技股份有限公司 | 具有磨粒的蓝宝石晶片及其制备方法、蓝宝石修整器 |
| CN114523340A (zh) * | 2022-02-22 | 2022-05-24 | 深圳大学 | 研磨抛光成套装备、研磨抛光方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1941290A (zh) * | 2005-09-29 | 2007-04-04 | 硅电子股份公司 | 未抛光半导体晶片和用于制造未抛光半导体晶片的方法 |
| CN101106081A (zh) * | 2006-07-12 | 2008-01-16 | 住友电气工业株式会社 | 制造ⅲ族氮化物衬底晶片的方法和ⅲ族氮化物衬底晶片 |
| CN101471401A (zh) * | 2007-12-27 | 2009-07-01 | 深圳市方大国科光电技术有限公司 | 蓝宝石衬底发光二极管芯片的外延生长方法 |
| CN102212333A (zh) * | 2011-04-19 | 2011-10-12 | 浙江露笑光电有限公司 | 蓝宝石衬底片精磨研磨液及其配制方法 |
| CN102212334A (zh) * | 2011-04-19 | 2011-10-12 | 浙江露笑光电有限公司 | 蓝宝石衬底片粗磨研磨液及其配制方法 |
| CN102237456A (zh) * | 2010-04-29 | 2011-11-09 | 比亚迪股份有限公司 | 一种垂直结构发光二极管及其制造方法 |
-
2014
- 2014-06-25 CN CN201410289596.1A patent/CN104051584A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1941290A (zh) * | 2005-09-29 | 2007-04-04 | 硅电子股份公司 | 未抛光半导体晶片和用于制造未抛光半导体晶片的方法 |
| CN101106081A (zh) * | 2006-07-12 | 2008-01-16 | 住友电气工业株式会社 | 制造ⅲ族氮化物衬底晶片的方法和ⅲ族氮化物衬底晶片 |
| CN101471401A (zh) * | 2007-12-27 | 2009-07-01 | 深圳市方大国科光电技术有限公司 | 蓝宝石衬底发光二极管芯片的外延生长方法 |
| CN102237456A (zh) * | 2010-04-29 | 2011-11-09 | 比亚迪股份有限公司 | 一种垂直结构发光二极管及其制造方法 |
| CN102212333A (zh) * | 2011-04-19 | 2011-10-12 | 浙江露笑光电有限公司 | 蓝宝石衬底片精磨研磨液及其配制方法 |
| CN102212334A (zh) * | 2011-04-19 | 2011-10-12 | 浙江露笑光电有限公司 | 蓝宝石衬底片粗磨研磨液及其配制方法 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106098865A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-11-09 | 山东浪潮华光光电子股份有限公司 | 一种改善led用蓝宝石衬底研磨掉边的方法 |
| CN111482849A (zh) * | 2019-01-25 | 2020-08-04 | 东莞新科技术研究开发有限公司 | 一种减少晶圆厚度的方法 |
| CN111590467A (zh) * | 2020-04-22 | 2020-08-28 | 浙江博蓝特半导体科技股份有限公司 | 具有磨粒的蓝宝石晶片及其制备方法、蓝宝石修整器 |
| CN111590467B (zh) * | 2020-04-22 | 2022-06-21 | 金华博蓝特新材料有限公司 | 具有磨粒的蓝宝石晶片及其制备方法、蓝宝石修整器 |
| CN114523340A (zh) * | 2022-02-22 | 2022-05-24 | 深圳大学 | 研磨抛光成套装备、研磨抛光方法 |
| CN114523340B (zh) * | 2022-02-22 | 2023-02-14 | 深圳大学 | 研磨抛光成套装备、研磨抛光方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101673668B (zh) | 一种氮化镓晶体抛光的方法 | |
| CN103921205B (zh) | 一种6英寸铌酸锂晶片或钽酸锂晶片的生产工艺 | |
| CN106064326B (zh) | 一种用于锑化镓单晶片的抛光方法 | |
| CN102214555B (zh) | 一种对蓝宝石晶片进行减薄的方法 | |
| CN102214565B (zh) | 一种对碳化硅晶片进行减薄的方法 | |
| KR101103415B1 (ko) | 반도체 웨이퍼 양면 연마 방법 | |
| Lee et al. | Application of electrolytic in-process dressing (ELID) grinding and chemical mechanical polishing (CMP) process for emerging hard–brittle materials used in light-emitting diodes | |
| CN104051584A (zh) | 蓝宝石图形衬底晶片及制备方法 | |
| CN103506928B (zh) | 超硬半导体材料抛光方法 | |
| CN108381379B (zh) | 氮化铝单晶片电解抛光及化学机械抛光相结合的抛光方法 | |
| CN107855922B (zh) | 一种提升8英寸硅晶圆片几何参数的工艺 | |
| SG170662A1 (en) | Method for producing a semiconductor wafer | |
| TW200625413A (en) | Epitaxial wafer and method for manufacturing epitaxial wafer | |
| TWI459457B (zh) | 拋光墊之表面處理方法及利用該拋光墊的晶圓之拋光方法 | |
| CN104465363B (zh) | 一种利用合成树脂锡盘的碳化硅单晶片化学机械抛光方法 | |
| CN110314896A (zh) | 一种半导体衬底材料抛光方法 | |
| CN109676437A (zh) | 碳化硅晶片及其制造方法 | |
| KR101097178B1 (ko) | 나노 다이아몬드를 포함하는 표면 연마제 제조 방법 및 이 방법에 의해 제조된 연마제, 그리고 이 연마제를 이용한 연마 방법 | |
| CN102814725B (zh) | 一种化学机械研磨方法 | |
| CN102233541A (zh) | 大功率led用蓝宝石基片超精密加工技术 | |
| CN105762062B (zh) | 一种砷化镓半导体基片湿法刻蚀工艺 | |
| TW201420740A (zh) | 一種化學機械拋光液 | |
| Lee et al. | The effect of mixed abrasive slurry on CMP of 6H-SiC substrates | |
| CN109732462A (zh) | 一种大尺寸晶片的加工方法 | |
| CN110524408A (zh) | 一种蓝宝石晶片研磨方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140917 |