CN110039382A - 一种大尺寸超薄钽酸锂晶圆片的减薄方法 - Google Patents
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Abstract
一种大尺寸超薄钽酸锂晶圆片的减薄方法。本发明提供了一种“大尺寸、超薄”钽酸锂晶圆片的减薄方法，属于半导体材料减薄技术领域。包括下列步骤：提供钽酸锂晶圆片，并用酸性腐蚀液腐蚀晶圆；采用不同型号砂轮对晶圆片进行分段式减薄，加工时调节砂轮转速、工件进给速度进行减薄。本发明可解决大尺寸超薄晶圆片加工过程中的碎片问题，通过采用逐级减薄方式，分阶段去除前一道留下的损伤层，提高了后工序的加工效率和加工质量。
Description
技术领域
本发明涉及半导体材料减薄技术领域，具体涉及一种半导体材料钽酸锂晶圆减薄方法。
背景技术
钽酸锂是一种重要的功能材料，它具有压电性、介电性、热释电性以及电光效应、非线性光学效应和声光效应等重要特性，在航空航天，通信技术、国防等领域得到广泛应用，如压控滤波器、声表面波(SAW）滤波器、窄带滤波器、光子可调滤波器等重要的新型元器件。
目前，在欧、美、日、韩、俄，制造6英寸及以上钽酸锂单晶已经不是难事。实际上，发展“大尺寸、超薄”钽酸锂晶圆片加工技术，不仅可以显著降低生产成本、提高产量，也是现代企业追求的目标，更重要的是可以向高端应用领域拓展，表面积更大的晶片能够提高材料的利用率。由此不难看出，“大尺寸、超薄”钽酸锂晶圆片加工技术关系着未来。遗憾的是，我国绝大多数企业尚不具备6英寸及以上超薄钽酸锂晶圆晶片的加工技术。
钽酸锂晶圆生产过程中，需要进行减薄工艺处理。目前主流的减薄技术为双面研磨技术，该技术通过上、下研磨盘作相反方向转动，晶圆在载体内作既公转又自转的游星运动，在磨料和研磨盘压力作用下减薄晶圆。但在实际生产过程中，当“大尺寸、超薄”钽酸锂晶圆片厚度减薄到一定值时，往往会出现裂纹、碎片等问题。此外，通过双面研磨减薄技术的晶圆表面损伤层深度大，严重影响抛光效率和质量。
发明内容
为解决“大尺寸、超薄”减薄时碎裂，减薄损伤层深度大等问题，本发明提供了一种“大尺寸、超薄”钽酸锂晶圆片的减薄方法，通过酸性溶液腐蚀晶圆片，并采用砂轮和晶圆的旋转以及砂轮进给进行单面减薄，该方法一方面可解决超薄晶圆加工过程中的碎片问题，另一方面，通过采用逐级减薄方式，分阶段去除前一道留下的损伤层，提高了后工序的加工效率和加工质量。
本发明采用的技术方案，包括以下步骤：
（1）提供待减薄的钽酸锂晶圆；
（2）用粗砂轮进行粗减薄；
（3）用细砂轮进行精减薄；
（4）加工前开启冷却水，加工时选择合适砂轮转速，晶圆转速和砂轮进给速度进行减薄，加工超薄钽酸锂晶片。
上述步骤（1）中，提供的钽酸锂晶圆直径为150mm及以上,厚度为150微米及以上。
上述步骤（1）中，提供的钽酸锂晶圆经过酸性腐蚀液腐蚀和去离子水清洗干净。
上述步骤（2）中，钽酸锂晶圆采用真空吸附方式固定在旋转平台上。
上述步骤（2）中，所述砂轮为树脂结合剂金刚石砂轮，砂轮磨粒2000目，直径200mm以上，砂轮几何形状为矩形的金刚石砂轮。
上述步骤（3）中，所述砂轮为树脂结合剂金刚石砂轮，砂轮磨粒4000目，直径200mm以上，砂轮几何形状为矩形的金刚石砂轮。
上述步骤（4）中，冷却水为去离子水，温度为5~40摄氏度。
砂轮转速800~2000rpm，晶圆转速200~400rpm，粗减薄中砂轮进给速率15-20um/min，精减薄中砂轮进给速率10-15um/min。
本发明具有的优点：（1）采用粗、精减薄方式，避免裂纹的产出和前工序裂纹的扩展，可实现厚度150um及以上，直径150mm及以上“大尺寸、超薄”钽酸锂晶圆片的减薄。（2）本发明减薄效率高，可用于大批量生产，加工后表面损伤层小于3um，表面粗糙度小于20nm，极大降低了下工序的材料去除量。
附图说明
图1是钽酸锂减薄流程示意图
图2是钽酸锂减薄结构示意图
图3是矩形树脂结合剂金刚石砂轮的示意图
图4是减薄后钽酸锂晶圆表面粗糙度示意图
具体实施方式
为使本发明技术方案更加详细，下面结合附图，一种钽酸锂晶圆减薄方法步骤：
（1）提供一待减薄的钽酸锂晶圆，直径150mm，厚度200um；
（2）用酸性腐蚀液腐蚀晶圆5分钟，腐蚀温度为25℃，酸液中硝酸质量百分比20%,氢氟酸质量百分比10%，再用去离子水进行清洗，能够有效去除表面杂质；
（3）进入粗减薄阶段，晶圆利用真空吸盘吸附固定，加工时砂轮转速1500rpm，晶圆转速300rpm，砂轮进给速率20um/min，冷却水温度20摄氏度，减薄量40um，加工时采用冷却水冲洗表面杂质。精减薄阶段，晶圆利用真空吸盘吸附固定，加工时砂轮转速800rpm，晶圆转速300rpm，砂轮进给速率10um/min，冷却水温度20摄氏度，减薄量20um，最终减薄至190um。在减薄终止前，延时进行无火花（Spark out）抛光作用，由于采用了较小的进给速度,磨削力较小，磨削区冷却散热条件好，排屑通畅，使晶片减薄后的表面质量进一步提高，加工后表面无划痕表面粗糙度18nm。
Claims (7)
1.一种大尺寸超薄钽酸锂晶圆片的减薄方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
⑴ 提供待减薄的钽酸锂晶圆片；
⑵ 用酸性腐蚀液腐蚀晶圆片，将晶片表面的脏污、颗粒物、有机物、及表面晶粉腐蚀脱落；晶片表面微裂纹的愈合，防止裂纹扩散，再进行去离子水清洗；
⑶ 加工前开启冷却水，加工时选择合适砂轮转速，晶圆转速和砂轮进给速度进行减薄，加工钽酸锂晶片；
⑷ 采用逐级减薄方式，分阶段减薄至目标厚度,获得低损伤表面晶圆。
2.如权利要求1所述提供的钽酸锂晶圆直径为150mm及以上,厚度为150um及以上。
3.如权利要求1所述酸液中硝酸质量百分比为20%以上,氢氟酸质量百分比为10%以上，腐蚀晶圆5分钟以上，腐蚀温度为25℃±5℃，完成后去离子水冲洗。
4.如权利要求1所述的钽酸锂晶圆片采用真空吸附方式固定在旋转平台上。
5.如权利要求1所述的冷却水为去离子水，所述砂轮为树脂结合剂金刚石砂轮，分别为2000目和4000目。
6.如权利要求1所述的冷却水温度范围5~40摄氏度，冷却水流量5l/min以上，砂轮转速800~2000rpm，晶圆转速200~400rpm ，砂轮进给速度10~20um/min。
7.如权利要求1所述，逐级减薄方式分为粗减薄和精减薄，精减薄砂轮进给速度需较慢，在减薄终止前，延时进行无火花抛光作用，进一步提高晶圆片表面质量，加工后表面无划痕、裂纹；表面粗糙度小于20纳米。
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