CN106064326B - 一种用于锑化镓单晶片的抛光方法 - Google Patents

一种用于锑化镓单晶片的抛光方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于锑化镓单晶片的抛光方法。粗抛光采用氧化铈抛光垫，抛光液中含有粒径为W1的氧化铝磨料，压力100~200 g/cm2，转速10~40转/分钟，流量10‑50 mL/min；中抛光采用黑色聚氨酯抛光垫，抛光液中含有粒径为60‑100 nm的二氧化硅纳米磨料和氧化剂次氯酸钠，压力80‑150 g/cm2，转速60‑100转/分钟，流量10‑30 mL/min；精抛光采用黑色合成革抛光布，抛光液为无磨料抛光液，压力30‑100 g/cm2，转速20‑60转/分钟，流量5‑10 mL/min。抛光工艺简单、易于操作，锑化镓单晶片表面损伤小，易于清洗，表面粗糙度小于0.3 nm。

Description

一种用于锑化镓单晶片的抛光方法
技术领域
本发明涉及半导体材料的加工，特别是涉及一种用于锑化镓单晶片的抛光方法。
背景技术
GaSb是一种多用途的III-V型半导体材料，GaSb与其他半导体材料的异质结在近红外激光器、发光二极管、大气污染探测器、热-光电设备以及波长范围2-5及8-14μm的光电探测器上表现出了良好的应用前景。此外，GaSb的晶格常数使它非常适于作为AlGaIn、AsSb等三元或四元III-V型半导体以及其他超晶格结构的外延生长表面。
锑化镓的应用依赖于其抛光技术的发展，由于锑化镓的化学性质非常活泼，表面极易氧化，锑化镓的化学作用是相当难控制的；同时锑化镓材料脆性大，易产生划痕，难以加工出高质量的抛光片。只有采用特有的抛光工艺和抛光液才能获得低表面缺陷、低亚表面损伤层的锑化镓衬底表面。
发明内容
鉴于现有技术存在的问题，本发明提出了一种用于锑化镓单晶片的抛光方法，应用该方法加工后，锑化镓单晶片衬底表面损伤小、无划痕和腐蚀坑的缺陷，表面粗糙度低，可达到粗糙度值Ra小于0.3 nm。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案是：一种用于锑化镓单晶片的抛光方法，其特征在于，锑化镓单晶片的抛光分三步完成，分别是粗抛光、中抛光和精抛光，其步骤如下：
第一步粗抛光：粗抛光采用氧化铈抛光垫，抛光液中含有粒径为W1的氧化铝磨料，抛光压力为100~200 g/cm2，转速10~40 转/分钟，抛光液流量为10-50 mL/min；
第二步中抛光：中抛光采用黑色聚氨酯抛光垫，抛光液中含有粒径为60-100 nm的二氧化硅纳米磨料和氧化剂次氯酸钠，抛光压力为80-150 g/cm2，转速为60-100转/分钟，抛光液流量为10-30 mL/min；
第三步精抛光：精抛光采用黑色合成革抛光布，抛光液为无磨料抛光液，抛光压力为30-100 g/cm2，转速为20-60转/分钟，抛光液流量为5-10 mL/min。
本发明所述的粗抛光使用的抛光液按重量百分比由以下组分组成：W1氧化铝磨料10-30%；助磨剂5~10%；分散剂1~10 %；其余为去离子水。
本发明所述的中抛光使用的抛光液按重量百分比由以下组分组成：二氧化硅纳米磨料10~30%；磷酸0.01~0.2%；次氯酸钠1~10%；其余为去离子水。
本发明所述的精抛光使用的抛光液按重量百分比由以下组分组成：双氧水0.1~10%；PH值调节剂0.01~5%；其余为去离子水。
本发明的有益效果是：提供了一种针对锑化镓单晶片的抛光方法和抛光液，采用三步抛光步骤，分别是粗抛、中抛和精抛，每一步均采用专用抛光液。抛光工艺简单、易于操作，使用该方法加工的锑化镓单晶片表面损伤小，易于清洗，表面粗糙度小于0.3 nm。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明。
锑化镓单晶片的加工流程包括研磨、抛光、钝化和清洗，本发明主要针对其中的抛光步骤。首先去除锑化镓切割片表面的刀痕，将其研磨至均匀的厚度；随后将研磨好的锑化镓单晶片清洗干净，用石英蜡将锑化镓单晶片（φ50 mm）均匀的粘贴在陶瓷载盘上并压实，用酒精擦除陶瓷载盘及晶片表面多余的蜡，清洗干净。
实施例：
第一步粗抛光：粗抛光采用氧化铈抛光垫，抛光液中含有粒径为W1的氧化铝磨料，抛光压力为160 g/cm2，转速30 转/分钟，抛光液流量为30 mL/min。粗抛光使用的抛光液按重量百分比由以下组分混合制成：W1氧化铝磨料25%；助磨剂6.5%；分散剂4.5%；去离子水为64%。
第二步中抛光：中抛光采用黑色聚氨酯抛光垫，抛光液中含有粒径为75 nm的二氧化硅纳米磨料和氧化剂次氯酸钠，抛光压力为120 g/cm2，转速为85转/分钟，抛光液流量为20 mL/min。中抛光使用的抛光液按重量百分比由以下组分混合制成：粒径为75 nm的二氧化硅纳米磨料20%；磷酸0.03%；次氯酸钠3%；去离子水为76.97% ；pH值控制在6。
第三步精抛光：精抛光采用黑色合成革抛光布，抛光液为无磨料抛光液，抛光压力为70 g/cm2，转速为45转/分钟，抛光液流量为7.5 mL/min。精抛光使用的抛光液按重量百分比由以下组分混合制成：双氧水8%；pH值调节剂3.2%；去离子水为88.8%；pH值控制在4。
化学机械抛光之后，将陶瓷盘取下，迅速使用去离子水对陶瓷盘进行喷淋，然后进行后续的钝化和清洗工序。
本发明的作用原理：由于GaSb的活性大，锑的氧化物具有钝化作用且难溶，因此腐蚀液与GaSb的化学作用比较困难。另外，由于锑化镓材料脆性较大，表面极易氧化和损伤，要得到这种材料高质量抛光表面是非常困难的。本发明提出了一种用于锑化镓单晶片的抛光方法，分为粗抛光、中抛光和精抛光三部分。粗抛光采用硬度较大的氧化铝磨料，依靠较强的机械作用，将GaSb晶片快速去除到目标厚度；中抛光的作用是去除粗抛光工序中的损伤层，采用含有氧化剂次氯酸钠和纳米二氧化硅的抛光液，次氯酸钠与GaSb晶片表面发生化学反应，生成锑的氧化物和镓的氧化物，然后依靠纳米二氧化硅的机械作用去除，此过程抛光之后GaSb晶片表面无划痕；最后一步的精抛光，采用硬度较小的抛光布和无磨料抛光液，对中抛光后的晶片进行抛光，此过程中晶片表面的去除量很小，仅仅起到精修作用，在精抛光之后晶片表面既无划痕又无腐蚀坑等缺陷。

Claims (1)

1.一种用于锑化镓单晶片的抛光方法，其特征在于，锑化镓单晶片的抛光分三步完成，分别是粗抛光、中抛光和精抛光，其步骤如下：
第一步粗抛光：粗抛光采用氧化铈抛光垫，抛光液中含有粒径为W1的氧化铝磨料，抛光压力为100~200 g/cm2，转速10~40 转/分钟，抛光液流量为10-50 mL/min；
第二步中抛光：中抛光采用黑色聚氨酯抛光垫，抛光液中含有粒径为60-100 nm的二氧化硅纳米磨料和氧化剂次氯酸钠，抛光压力为80-150 g/cm2，转速为60-100转/分钟，抛光液流量为10-30 mL/min；
第三步精抛光：精抛光采用黑色合成革抛光布，抛光液为无磨料抛光液，抛光压力为30-100 g/cm2，转速为20-60转/分钟，抛光液流量为5-10 mL/min；
粗抛光使用的抛光液按重量百分比由以下组分组成：W1氧化铝磨料10-30%；助磨剂5~10%；分散剂1~10 %；其余为去离子水；
中抛光使用的抛光液按重量百分比由以下组分组成：二氧化硅纳米磨料10~30%；磷酸0.01~0.2%；次氯酸钠1~10%；其余为去离子水；
精抛光使用的抛光液按重量百分比由以下组分组成：双氧水0.1~10 %；PH值调节剂0.01~5%；其余为去离子水。
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