CN112975736A

CN112975736A - 一种磷化铟晶片的研磨方法

Info

Publication number: CN112975736A
Application number: CN202110106461.7A
Authority: CN
Inventors: 周一; 毕洪伟; 彭杰
Original assignee: Weike Saile Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Weike Saile Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2021-01-26
Filing date: 2021-01-26
Publication date: 2021-06-18

Abstract

本发明涉及半导体晶片加工技术领域，公开了一种磷化铟晶片的研磨方法，包括以下步骤：将磷化铟晶片放入第一清洗剂中清洗，然后冲洗干净；将磷化铟晶片放入到研磨机上进行第一次研磨，第一研磨液的质量百分比为：25％～30％CA15三氧化二铝、1％～2％分散剂、1％～2％第一研磨油、66％～73％去离子水；将磷化铟晶片第二次清洗；对磷化铟晶片进行第二次研磨，第二研磨液的质量百分比为：35％～45％CA12三氧化二铝、5％～6％分散剂、5％～6％第二研磨油、43％～55％去离子水；最后第三次清洗。本发明解决现有技术在磷化铟晶片研磨过程中，可能出现的轻微划伤的问题，增加磷化铟晶片表面的平整度，在腐蚀过程中，更易清洗干净。

Description

一种磷化铟晶片的研磨方法

技术领域

本发明涉及半导体晶片加工技术领域，尤其涉及一种磷化铟晶片的研磨方法。

背景技术

近年来，随着我国经济的高速发展，移动通讯等电子产品崛起，智能商品市场呈爆发式增长，尤其是5G时代的到来，对各类半导体材料的需求不断增长。如单晶硅可用于计算机芯片，多晶硅可用于太阳能电池，砷化镓、磷化铟等可用于集成电路，单晶氧化铝可用于显示屏等。在半导体材料应用之前先要对其进行加工，在加工的工艺中，半导体的研磨步骤至关重要，其直接影响半导体材料的加工质量。

目前在对磷化铟晶片进行研磨过程中，使用现有方法技术进行磷化铟晶片的研磨时，研磨结束，将晶片进行腐蚀后，一般会在晶片表面依旧存在少量细小的划痕，并且磷化铟晶片在腐蚀之后表面存在未清洗干净的情况。在研磨过程中，使用现有的机械方式进行研磨液以及研磨方式进行研磨后，无法去除晶片表面的细小划伤等，从而影响晶片的性能，以及后续步骤的操作结果。所以在磷化铟晶片的研磨过程中，需要改进现有的研磨方法以及研磨液的配比方式。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种磷化铟晶片的研磨方法，采用新型的研磨液配比，结合新型的研磨清洗工艺，解决现有技术在磷化铟晶片研磨过程中，可能出现的轻微划伤的问题，增加磷化铟晶片表面的平整度，在腐蚀过程中，更易清洗干净。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

一种磷化铟晶片的研磨方法，包括以下步骤：

S1、将切片磨边后的磷化铟晶片放入温度为25～30℃的第一清洗剂中清洗2～3min；

S2、使用去离子水将清洗后的磷化铟晶片冲洗干净；

S3、将磷化铟晶片放入到研磨机上进行第一次研磨，研磨过程中使用第一研磨液，研磨过程中的研磨压力为54N，研磨的时间为10min，其中第一研磨液的质量百分比为：25％～30％CA15三氧化二铝、1％～2％分散剂、1％～2％第一研磨油、66％～73％去离子水。

S4、在第一次研磨之后，将磷化铟晶片从研磨机上取出，使用去离子水将磷化铟晶片冲洗干净，使用第二清洗剂对磷化铟晶片进行清洗，清洗温度为30～35℃，清洗时间为2～3min；

S5、对第二清洗剂清洗的磷化铟晶片进行第二次研磨，研磨过程中使用第二研磨液，在研磨过程，研磨机的运行压力为32N，研磨的时间设置为15min其中第二研磨液的质量百分比为：35％～45％CA12三氧化二铝、5％～6％分散剂、5％～6％第二研磨油、43％～55％去离子水；

S6、第二次研磨后，将磷化铟晶片从研磨机上取出，并且使用去离子水将晶片冲洗干净，并且使用第三清洗剂对磷化铟晶片进行清洗，清洗温度为30～35℃，清洗时间为2～3min。

进一步，所述步骤S1中的第一清洗剂的配方包括35％～40％氢氧化钠、60％～65％双氧水。采用氢氧化钠与双氧水混合溶液进行清洗，其中两种物质不与磷化铟晶片发生反应，主要清洗晶片表面的油渍与金属微粒，溶液具有强氧化性与碱性。碱可以溶解油脂，氧化剂可以氧化表面的物质，并且氧化物可以与碱发生反应溶解。

进一步，所述步骤S3中第一研磨液的质量百分比为：25％CA15三氧化二铝、2％分散剂、2％第一第一研磨油、71％去离子水。

其中第一研磨液中采用CA15三氧化二铝磨料进行研磨，CA系列产品是以α-氧化铝为主要原料，采用特殊矿化剂、高温控制晶粒形状及大小，经特殊处理和严格的分级而制成，硬度仅次于金刚石，是非常优异的精密研磨抛光微粉。其中CA15代表粒子平均粒度为10.5±1.0μm，第一研磨液的配置主要是磨料颗粒与晶片表面摩擦，削减晶片表面。

分散剂均匀分散难溶于液体的无机固体颗粒，同时也能防止固体颗粒凝聚沉降，达到悬浮磨料的效果。加入分散剂，可使研磨液具有良好的分散性能，使磨料分布均匀，并且短时间内不会产生沉淀，在很大程度上提高了研磨速率和研磨质量。

第一研磨油是第一研磨液的重要组成部分，对金属表面氧化膜的化学作用，使其软化，易于从表面研磨除去，以提高研磨效率；像研磨润滑油一样，在研磨块和金属零件之间起润滑作用，从而得到光洁的表面；像洗涤剂一样，能够除去金属零件表面的油污；研磨加工后的零件，未清洗前在短时间内具有一定的防锈作用；在光整加工运转中，与水一起搅拌，会缓解零件之间的相互撞击。

CA15三氧化二铝作为研磨粉，其与分散剂、第一研磨油之间不会发生反应。配置后的第一研磨液均匀性良好，不发生聚集沉淀现象，在研磨过程中，主要使用研磨粉三氧化二铝对磷化铟晶片表面进行打磨，分散剂防止磨料堆积，第一研磨油主要是在增加研磨盘的防腐蚀性，增加研磨盘的使用寿命，避免氧化铁杂质混入研磨液中。第一研磨液可以快速的研磨晶片表面，使用的CA15三氧化二铝磨料粒径较大，所以表面的粗糙度较为粗糙。

进一步，所述第一研磨油包括15％～25％单乙醇胺、20％～30％三乙醇胺、45％～65％水。其中单乙醇胺和三乙醇胺都是属于乙醇胺，主要是根据主链上羟基取代数目的不同进行分类，其中两者都呈碱性，无色至淡黄色液体，易溶于水、乙醇、丙酮、甘油及乙二醇等，都具有吸湿性。两者之间都具有相似的化学性质，不同点在于三乙醇胺与碘氢酸能生成碘氢酸盐沉淀。所以加入两种化学药剂可以增加第一研磨油的润滑性、防腐性。

进一步，所述第一研磨油包括25％单乙醇胺、25％三乙醇胺、50％水。

进一步，所述第二清洗剂包括70％～80％双氧水、10％～15％硫酸、5％～20％盐酸。

第一次研磨之后，磷化铟晶片表面沾有第一研磨液的废液和磷化铟晶片表面掉落的废渣，使用第二清洗剂，双氧水具有强氧化性，可以氧化晶片表面的金属颗粒，生成氧化物，再使用盐酸与硫酸的混合型酸，可以与氧化物进行反应，生成盐；混合酸的溶解速度大于单酸。

进一步，所述第二研磨液的质量百分比为：40％CA12三氧化二铝、6％分散剂、6％第二研磨油、48％去离子水。

第二研磨液与第一研磨液相对比，主要是磨料与研磨油的不同，其中使用的磨料为CA12的Al₂O₃，与CA15相对比，主要是磨料粒径的大小不同，CA12的粒径大小为8.0±0.8μm。采用粒径小的磨料，可以减小晶片表面的粗糙度，使磷化铟晶片表面更加光滑。

进一步，所述第二研磨油包括10％壬二酸酰胺钠、10％月桂二酸、20％单乙醇胺、60％水。

采用的第二研磨油中采用壬二酸酰胺钠与月桂二酸进行混合，其中壬二酸酰胺钠主要是依靠酰化反应的带有直链烷的二元酸盐，酰化反应制备的化合物具有优异的防锈性能。壬二酸钠及壬二酸钠衍生物的对比中，壬二酸钠的防锈性能远低于壬二酸单乙醇胺盐，低于壬二酸三乙醇胺盐，低于壬二酸酰胺钠。其中壬二酸酰胺钠是由于壬二酸和二乙醇胺酰化反应生成的。发生酰化反应后生成的酰胺可以增加溶液的防腐性能，并且在少量的情况下，就能够取得很明显的效果；其中月桂二酸同样具有优异的防腐蚀性，两种物质相互混合后，其优异性高于第一研磨液；在第二次研磨过程后，磷化铟晶片表面的光滑平整度高于第一次研磨。

进一步，所述第三清洗剂包括70％～80％双氧水、20％～30％柠檬酸。第三清洗剂中采用双氧水与柠檬酸的方式进行研磨后的简单清洗，然后进行晶片的腐蚀，所以腐蚀前只需要清洗掉晶片表面的附着物，使用双氧水对晶片表面的物质进行氧化，生成氧化物，柠檬酸溶液主要是沉淀晶片表面的残留研磨液与晶片掉量废渣，使杂质分散悬浮。

本发明的有益效果：

1、本发明在第一次研磨过程中，可以快速的降低磷化铟晶片的厚度，节约时间成本，其使用的第一研磨液的颗粒半径较大，在研磨过程中，可以将磷化铟晶片与第一研磨液相互接触，因其表面的粗糙度会增加，所受的摩擦力增加，可以快速的减薄磷化铟晶片的厚度；第二次研磨过程中，使用的第二研磨液的颗粒半径较小，在第二次研磨磷化铟晶片的过程中，对磷化铟晶片的摩擦力较小，其研磨速度低于第一次研磨，并且在研磨过程中对磷化铟晶片的损伤更小，晶片表面的平整度更高，掉量更加均匀。

2、本发明加入研磨前后的清洗过程，在清洗过程中，分别使用不同的清洗剂，可以有效的减少晶片表面附着的杂质，清洗掉研磨过程中残留的研磨液，晶片的掉量；第一清洗剂可以除去磷化铟晶片表面在上一道工序中沾染的油渍以及粉尘等物质，第二清洗剂可以清洗掉研磨过程中附着的研磨液和磷化铟晶片本身的掉量，第三清洗剂可以沉淀磷化铟晶片表面的物质，为磷化铟晶片的腐蚀奠定基础。

附图说明

图1是实施例1的方法对磷化铟晶片进行研磨后再进行腐蚀后的晶片图；

图2是实施例2的方法对磷化铟晶片进行研磨后再进行腐蚀后的晶片图；

图3是实施例3的方法对磷化铟晶片进行研磨后再进行腐蚀后的晶片图；

图4是实施例4的方法对磷化铟晶片进行研磨后再进行腐蚀后的晶片图；

图5是实施例5的方法对磷化铟晶片进行研磨后再进行腐蚀后的晶片图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明进行详细说明：

如图1-5所示：

实施例中涉及的药液如下：

第一清洗剂的比例为：35％～40％氢氧化钠、60％～65％双氧水，清洗剂的温度为25～30℃，清洗时间为2～3min；

第一研磨液的质量百分比为：25％～30％CA15三氧化二铝、1％～2％分散剂、1％～2％第一研磨油、66％～73％去离子水。第一研磨油采用的为15％～25％单乙醇胺、20％～30％三乙醇胺、45％～65％水；

第二清洗剂的比例为：70％～80％双氧水、10％～15％硫酸、5％～20％盐酸；

第二研磨液的质量百分比为：35％～45％CA12三氧化二铝、5％～6％分散剂、5％～6％第二研磨油、43％～55％去离子水。第二研磨油的最优配比为10％壬二酸酰胺钠、10％月桂二酸、20％单乙醇胺、60％水；

第三清洗剂的比例为：70％～80％双氧水、20％～30％柠檬酸。

实施例1、

选取25张3寸磷化铟晶片，将装有磷化铟晶片的卡塞放入到第一清洗剂中进行清洗。首先配置第一清洗剂：35％氢氧化钠、65％双氧水。清洗剂的温度为25～30℃，清洗时间为2～3min。

清洗结束后，将晶片用去离子水清洗干净后进行第一次研磨。

配置第一研磨液：第一研磨液的最优质量百分比为：25％CA15三氧化二铝、2％分散剂、2％第一研磨油、71％去离子水。第一研磨油的最优配比为25％单乙醇胺、25％三乙醇胺、50％水。研磨压力为54N，研磨的时间为10min。

第一次研磨结束后，进行第二次清洗，配置第二清洗剂：70％双氧水、10％硫酸、20％盐酸。清洗温度为30～35℃，清洗时间为2～3min。

清洗结束后，用去离子水冲洗干净后，进行第二次研磨。

配置第二研磨液：40％CA12三氧化二铝、6％分散剂、6％第二研磨油、48％去离子水。第二研磨油的最优配比为10％壬二酸酰胺钠、10％月桂二酸、20％单乙醇胺、60％水。研磨的运行压力为32N，研磨进行的时间为15min。

第二次研磨结束后，将晶片全部取出，进行第三次清洗，配置第三清洗剂：70％双氧水、30％柠檬酸。

将第三次清洗后的晶片，进行腐蚀，腐蚀结束后，检测晶片表面情况。

实施例2、

清洗结束后，用去离子水冲洗干净后，进行第二次研磨。

将清洗后的晶片，进行腐蚀，腐蚀结束后，检测晶片表面情况。

实施例3、

选取25张3寸磷化铟晶片，将晶片用去离子水清洗干净后进行第一次研磨。

清洗结束后，用去离子水冲洗干净后，进行第二次研磨。

实施例4、

清洗结束后，用去离子水冲洗干净后，进行第二次研磨。

配置第二研磨液：40％CA12三氧化二铝、6％分散剂、6％第二研磨油、48％去离子水。第二研磨油的最优配比为10％壬二酸酰胺钠、10％月桂二酸、20％单乙醇胺、60％水。研磨的运行压力为32N，研磨进行的时间为35min。

实施例5、

配置第一研磨液：第一研磨液的最优质量百分比为：25％CA15三氧化二铝、2％分散剂、2％第一研磨油、71％去离子水。第一研磨油的最优配比为25％单乙醇胺、25％三乙醇胺、50％水。研磨压力为54N，研磨的时间为20min。

从上述的实施例1-实施例5中研磨的磷化铟晶片进行腐蚀，结果如下：

根据实施例1-实施例5的结论可知，本发明可以有效的控制晶片表面划伤的出现，并且减少晶片腐蚀后，晶片表面的洁净度，增加晶片表面的光泽度。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims

1.一种磷化铟晶片的研磨方法，其特征在于，包括以下步骤：

S2、使用去离子水将清洗后的磷化铟晶片冲洗干净；

2.根据权利要求1所述的一种磷化铟晶片的研磨方法，其特征在于：所述步骤S1中的第一清洗剂的配方包括35％～40％氢氧化钠、60％～65％双氧水。

3.根据权利要求2所述的一种磷化铟晶片的研磨方法，其特征在于：所述步骤S3中第一研磨液的质量百分比为：25％CA15三氧化二铝、2％分散剂、2％第一第一研磨油、71％去离子水。

4.根据权利要求3所述的一种磷化铟晶片的研磨方法，其特征在于：所述第一研磨油包括15％～25％单乙醇胺、20％～30％三乙醇胺、45％～65％水。

5.根据权利要求4所述的一种磷化铟晶片的研磨方法，其特征在于：所述第一研磨油包括25％单乙醇胺、25％三乙醇胺、50％水。

6.根据权利要求5所述的一种磷化铟晶片的研磨方法，其特征在于：所述第二清洗剂包括70％～80％双氧水、10％～15％硫酸、5％～20％盐酸。

7.根据权利要求6所述的一种磷化铟晶片的研磨方法，其特征在于：所述第二研磨液的质量百分比为：40％CA12三氧化二铝、6％分散剂、6％第二研磨油、48％去离子水。

8.根据权利要求7所述的一种磷化铟晶片的研磨方法，其特征在于：所述第二研磨油包括10％壬二酸酰胺钠、10％月桂二酸、20％单乙醇胺、60％水。

9.根据权利要求8所述的一种磷化铟晶片的研磨方法，其特征在于：所述第三清洗剂包括70％～80％双氧水、20％～30％柠檬酸。