CN106378671A - 一种大尺寸的CdS单晶片的减薄工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大尺寸的CdS单晶片的减薄工艺,三片2英寸CdS单晶片粘贴在陶瓷盘上,用1200#树脂金刚石砂轮,打开冷却液纯水,启动砂轮转速,再启动工件转速,工件到达结束位置时,保持空转30s;用5000#树脂金刚石砂轮,打开冷却液纯水,启动砂轮转速,再启动工件转速,工件到达结束位置时,保持空转30s;用8000#的树脂氧化铈砂轮,打开冷却液,冷却液为纯水和次氯酸钠,启动砂轮转速,再启动工件转速,工件到达结束位置时,保持空转60s,工艺结束后将陶瓷盘取下来进行清洗,减薄工艺完成。使用减薄机,配上不同材质和型号的砂轮,加工时间不仅缩短至2小时,晶片厚度一致性得到很大改善,提高了加工效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种大尺寸的CdS单晶片的减薄工艺,属于半导体材料的加工领域。
背景技术
Ⅱ—Ⅵ族单晶材料是优良的探测器材料和激光材料,CdS单晶是直接跃进Ⅱ—Ⅵ族化合物半导体,它是一种较好的窗口材料和过渡层材料,常用来制作光化学催化、半导体器件、发光器件、激光和光敏传感器。CdS具有很好的红外透过性及紫外敏感性,是一种重要的军事应用材料。
由于CdS晶体质地较软、脆且易碎,机械强度差,而在传统的多道研磨过程中,通常使用铸铁盘配合不同粒径的氧化铝磨料进行研磨,加工到要求厚度的CdS晶片,该工艺不仅加工时间长达6h,经常造成大尺寸晶片的表面总出现意外划痕,崩边,严重的导致晶片破碎,很难控制,TTV也较大,在10μm左右,合格率较低。
发明内容
鉴于现有技术的状况及存在的不足,本发明提出一种大尺寸的CdS单晶片的减薄工艺,解决了晶片厚度一致性较差等表面质量问题,提高了加工效率。
本发明为实现上述目的,采用的技术方案是:一种大尺寸的CdS单晶片的减薄工艺,其特征在于:步骤如下,
将陶瓷盘加热到80度,均匀涂上白蜡,将三片2英寸CdS切割单晶片均匀粘贴在陶瓷盘上,冷却至室温,将陶瓷盘表面残余的蜡清洗干净,使用测厚仪,记录晶片的厚度,打开横向减薄机,把贴好CdS单晶片的陶瓷盘真空吸附在工件台上;
第一步,先使用1200#树脂金刚石砂轮,将砂轮最外缘调整到过陶瓷盘的中心2-5mm,设置工艺参数,工件转速250-300r/min、转速方向为顺时针,砂轮转速500-600r/min、转速方向逆时针,进给速度5μm/min,冷却液流量500ml/min,去除量300μm;
首先打开冷却液,冷却液循环使用,冷却液为纯水,启动砂轮转速,再启动工件转速,当工件到达结束位置时,砂轮和工件的转速均保持不变,空转时间为30s,对表面进行磨削修复,这样有利于减少晶片表面的损伤,提高表面质量,工艺结束后,排放冷却液,将冷却液槽清洗干净,并换上新的冷却液,加工时间60min;
第二步,再使用5000#树脂金刚石砂轮,将砂轮最外缘调整到过陶瓷盘的中心2-5mm,设置工艺参数,工件转速400-500r/min、转速方向为顺时针,砂轮转速800-1000r/min、转速方向为逆时针,进给速度1μm/min,冷却液流量800ml/min,去除量40μm;
首先打开冷却液,冷却液循环使用,冷却液为纯水,启动砂轮转速,再启动工件转速,当工件到达结束位置时,砂轮和工件的转速均保持不变,空转时间为30s,工艺结束后将冷却液排放,冷却液槽清洗干净,加工时间40min;
第三步,使用8000#的树脂氧化铈砂轮,将砂轮的最外缘调整到过陶瓷盘的中心2-5mm,设置工艺参数,工件转速600-700r/min、转速方向为顺时针,砂轮转速1200r/min、转速方向为逆时针,进给速度0.5μm/min,冷却液流量1000ml/min,去除量10μm,首先打开冷却液,冷却液为纯水和次氯酸钠,纯水︰次氯酸钠的体积比为25︰1,共配置25L,不循环使用,直接排放,启动砂轮转速,再启动工件转速,当工件到达结束位置时,砂轮和工件转速保持不变,空转时间60s,,工艺结束后将陶瓷盘取下来,进行清洗,减薄工艺完成,最终测量,晶片的Ra≤1nm,TTV≤2μm,加工时间20min。
本发明具有以下有益效果:
使用减薄机,配上不同材质和型号的砂轮,加工时间不仅缩短至2小时,晶片厚度一致性得到很大改善,并且该工艺减少晶片的移动和清洗次数,大大降低了碎片率,提高了加工效率。
加工后晶片表面,在肉眼观察下,表面细腻,光滑,厚度一致性均(TTV)小于2μm,为后面化学机械抛光抛光工序奠定了良好的基础。采用该减薄方法,可以获得更高的表面质量和效率,Ra≤1nm。
附图说明
图1为本发明砂轮、陶瓷盘、单晶片加工时的位置示意图。
具体实施方式
该减薄工艺的具体实施方式如下:
一种大尺寸的CdS单晶片的减薄工艺,步骤如下:
将陶瓷盘3加热到80度,均匀涂上白蜡,将三片2英寸CdS切割单晶片1均匀粘贴在陶瓷盘3上,冷却至室温,将陶瓷盘3表面残余的蜡清洗干净,使用测厚仪,记录晶片的厚度,打开横向减薄机,把贴好CdS单晶片1的陶瓷盘3真空吸附在工件台上;
第一步,先使用1200#树脂金刚石砂轮2,将砂轮2最外缘调整到过陶瓷盘3的中心2-5mm,如图1所示,设置工艺参数,工件转速250-300r/min、转速方向为顺时针,砂轮2转速500-600r/min、转速方向逆时针,进给速度5μm/min,冷却液流量500ml/min,去除量300μm;
首先打开冷却液,冷却液循环使用,冷却液为纯水,启动砂轮2转速,再启动工件转速,当工件到达结束位置时,砂轮2和工件的转速均保持不变,空转时间为30s,对表面进行磨削修复,这样有利于减少晶片表面的损伤,提高表面质量,工艺结束后,排放冷却液,将冷却液槽清洗干净,并换上新的冷却液,加工时间60min(设定好进给速度和去除量之后自动计时)。
第二步,再使用5000#树脂金刚石砂轮2,将砂轮2最外缘调整到过陶瓷盘3的中心2-5mm,设置工艺参数,工件转速400-500r/min、转速方向为顺时针,砂轮2转速800-1000r/min、转速方向为逆时针,进给速度1μm/min,冷却液流量800ml/min,去除量40μm;
首先打开冷却液,冷却液循环使用,冷却液为纯水,启动砂轮2转速,再启动工件转速,当工件到达结束位置时,砂轮2和工件的转速均保持不变,空转时间为30s,工艺结束后将冷却液排放,冷却液槽清洗干净,加工时间40min(设定好进给速度和去除量之后自动计时)。
第三步,使用8000#的树脂氧化铈砂轮2,将砂轮2的最外缘调整到过陶瓷盘3的中心2-5mm,设置工艺参数,工件转速600-700r/min、转速方向为顺时针,砂轮2转速1200r/min、转速方向为逆时针,进给速度0.2-0.5μm/min,冷却液流量1000ml/min,去除量10μm,首先打开冷却液,冷却液为纯水和次氯酸钠,纯水︰次氯酸钠的体积比为25︰1,共配置25L,不循环使用,直接排放,启动砂轮2转速,再启动工件转速,当工件到达结束位置时,砂轮2和工件转速保持不变,空转时间60S,工艺结束后将陶瓷盘3取下来,进行清洗,减薄工艺完成,最终测量,晶片的Ra≤1nm,TTV≤2μm,加工时间20min(设定好进给速度和去除量之后自动计时)。
第一步中,使用1200#的树脂金刚石砂轮2对CdS单晶片1进行粗磨,快速减薄到晶片所需基准厚度,为下道工序提供良好的定位和尺寸精度。更粗的砂轮2虽然能够更加快速减薄,但是对晶片的表面亚表面造成严重的损伤,甚至导致碎片,该晶片的莫式硬度为3.2,属于软脆材料,举个例子,用棉花蘸着酒精轻轻擦拭都会造成划伤,更细的砂轮2会导致加工效率降低。
砂轮2的种类很多,分为金属砂轮2,陶瓷砂轮2和树脂砂轮2,通过同种数目的砂轮2进行实验最终选择了树脂砂轮2,具有良好的韧性,有可塑性和延展性,可以缓冲磨削力的作用,提高表面粗糙度。
选择1200#砂轮2也是经过多次试验配合工艺试验得出的最佳工艺条件。
第二步中,使用5000#树脂金刚石砂轮2。这道选择更小的数目砂轮2是既能去除前道损伤层,又能够为下步的加工表面质量打好基础,表面粗糙度在5nm左右。
第三步中,使用8000#的树脂氧化铈砂轮2。砂轮2中的磨料有好多种,如金刚石,氧化铝,二氧化硅,氧化铝,氧化镁,氧化铈等等,其中金刚石砂轮2的磨料成分是金刚石,而金刚石的种类又分为,单晶金刚石,多晶金刚石,聚晶金刚石等,多次试验我们最终选择了多晶金刚石,该磨料具有自锐性,在磨削过程中会脱落剥离成更加细小锋利角,始终具有磨削力。氧化铈磨料硬度较小,形状属于球状,不易产生划痕,所以最后一步选择氧化铈砂轮2,能够最终实现晶片的表面质量要求,表面粗糙度Ra为1nm以下。冷却水液为纯水和次氯酸钠,使其pH值调为8-9左右,为弱碱性,有助降低表面粗糙度。
每个步骤中,当工件到达结束位置时,砂轮2和工件转速保持不变,空转一定的时间,这样有利于减少晶片表面的损伤,提高表面质量。
Claims (1)
1.一种大尺寸的CdS单晶片的减薄工艺,其特征在于:步骤如下,
将陶瓷盘(3)加热到80度,均匀涂上白蜡,将三片2英寸CdS切割单晶片(1)均匀粘贴在陶瓷盘(3)上,冷却至室温,将陶瓷盘(3)表面残余的蜡清洗干净,使用测厚仪,记录晶片的厚度,打开横向减薄机,把贴好CdS单晶片(1)的陶瓷盘(3)真空吸附在工件台上;
第一步,先使用1200#树脂金刚石砂轮(2),将砂轮(2)最外缘调整到过陶瓷盘(3)的中心2-5mm,设置工艺参数,工件转速250-300r/min、转速方向为顺时针,砂轮(2)转速500-600r/min、转速方向逆时针,进给速度5μm/min,冷却液流量500ml/min,去除量300μm;
首先打开冷却液,冷却液循环使用,冷却液为纯水,启动砂轮(2)转速,再启动工件转速,当工件到达结束位置时,砂轮(2)和工件的转速均保持不变,空转时间为30s,对表面进行磨削修复,这样有利于减少晶片表面的损伤,提高表面质量,工艺结束后,排放冷却液,将冷却液槽清洗干净,并换上新的冷却液,加工时间60min;
第二步,再使用5000#树脂金刚石砂轮(2),将砂轮(2)最外缘调整到过陶瓷盘(3)的中心2-5mm,设置工艺参数,工件转速400-500r/min、转速方向为顺时针,砂轮(2)转速800-1000r/min、转速方向为逆时针,进给速度1μm/min,冷却液流量800ml/min,去除量40μm;
首先打开冷却液,冷却液循环使用,冷却液为纯水,启动砂轮(2)转速,再启动工件转速,当工件到达结束位置时,砂轮(2)和工件的转速均保持不变,空转时间为30s,工艺结束后将冷却液排放,冷却液槽清洗干净,加工时间40min;
第三步,使用8000#的树脂氧化铈砂轮(2),将砂轮(2)的最外缘调整到过陶瓷盘(3)的中心2-5mm,设置工艺参数,工件转速600-700r/min、转速方向为顺时针,砂轮(2)转速1200r/min、转速方向为逆时针,进给速度0.5μm/min,冷却液流量1000ml/min,去除量10μm,首先打开冷却液,冷却液为纯水和次氯酸钠,纯水︰次氯酸钠的体积比为25︰1,共配置25L,不循环使用,直接排放,启动砂轮(2)转速,再启动工件转速,当工件到达结束位置时,砂轮(2)和工件转速保持不变,空转时间60s,(确定),工艺结束后将陶瓷盘(3)取下来,进行清洗,减薄工艺完成,最终测量,晶片的Ra≤1nm,TTV≤2μm,加工时间20min。
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