CN114454086B - 一种GaAs晶片的加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及晶片加工领域，具体公开了一种GaAs晶片的加工工艺，包括如下步骤：S1、制备GaAs单晶棒，依次经切割、倒角、退火后，制得粗料；S2、粗料经第一研磨液研磨5‑10min，制得第一研磨料；第一研磨液中包含粒径2‑10μm的单晶金刚石；S3、第一研磨料经第二研磨液研磨2‑8min，制得第二研磨料；第二研磨液中包含粒径0.5‑2μm的多晶金刚石；S4、第二研磨料经第三研磨液研磨10‑18min，制得晶片料；第三研磨液中包含粒径5‑15nm的纳米金刚石；S5、晶片料依次抛光、表面处理、包装，制得成品；使GaAs晶片同时具有研磨效率高、表面平整度好的优点。

Description

一种GaAs晶片的加工工艺
技术领域
本申请涉及晶片加工领域，更具体地说，它涉及一种GaAs晶片的加工工艺。
背景技术
半导体晶片主要应用在电子、通讯及能源等多种领域；半导型GaAs单晶衬底主要通过金属有机物化学气相沉积生长不同结构的外延层，然后制备出光发射二极管、激光器、超辐射发光二极管、红外探测器、红外成像与传感器件、太阳能电池芯片等。
GaAs单晶衬底的生长都是在原子级表面台阶起伏条件下进行的，GaAs表面不允许存在亚表面损伤、划伤和点状损伤等缺陷，也不允许有化学污染，当生长结束的单晶棒经过切割后得到单晶片，单晶片经研磨去除GaAs晶片表面的切割损伤层，以获得良好平整度的GaAs单晶片；在研磨过程中，若要缩短研磨时间，则采用大颗粒的研磨料在较快速度下研磨，但是较大颗粒容易影响晶片表面的平整度；若要保持较好的平整度，则采用小颗粒研磨料细磨，但会导致研磨时间较长。
因此，如何在提高研磨效率的同时，使GaAs晶片表面仍具有较好的平整度是一个有待解决的问题。
发明内容
为了在提高研磨效率的同时，使GaAs晶片表面仍具有较好的平整度，本申请提供一种GaAs晶片的加工工艺。
本申请提供一种GaAs晶片的加工工艺，采用如下的技术方案：
一种GaAs晶片的加工工艺，包括如下步骤：
S1、制备GaAs单晶棒，依次经切割、倒角、退火后，制得粗料；
S2、粗料经第一研磨液研磨5-10min，制得第一研磨料；第一研磨液中包含粒径2-10μm的单晶金刚石；
S3、第一研磨料经第二研磨液研磨2-8min，制得第二研磨料；第二研磨液中包含粒径0.5-2μm的多晶金刚石；
S4、第二研磨料经第三研磨液研磨10-18min，制得晶片料；第三研磨液中包含粒径5-15nm的纳米金刚石；
S5、晶片料依次抛光、表面处理、包装，制得成品。
通过采用上述技术方案，晶片研磨过程中经不同粒径的研磨料三次研磨，并限定研磨时间，使成品晶片粗糙度小于0.5nm，在研磨时间较短的前提下，研磨效率较高，同时GaAs晶片表面仍具有较好的平整度。
粗料首先经较大粒径的单晶金刚石研磨并限定研磨时间，利用单晶金刚石较高的硬度在较短的研磨时间下，快速将粗料表面粗糙位置凸起的尖端磨平，制得第一研磨料；然后经粒径0.5-2μm的多晶金刚石进行二次研磨，利用多晶金刚石表面较多的晶棱和磨削面，使粗料表面凸起被磨平的微平面表面在研磨的过程中被切割出较多划痕，制得第二研磨料；最后采用纳米级金刚石进行第三次研磨，第二研磨料凸起表面的较多划痕配合纳米金刚石较小的粒径，在提高研磨效率前提下，使晶片表面具有较好的平整度。
优选的，所述多晶金刚石为接枝多晶金刚石，接枝多晶金刚石是多晶金刚石通过氮化硅纤维和三氧化钼接枝制得。
通过采用上述技术方案，氮化硅纤维、三氧化钼相配合对多晶金刚石进行接枝处理，增大多晶金刚石表面积，使多晶金刚石表面产生包裹刺状结构，当接枝后的多晶金刚石与待研磨的物料接触后，利用氮化硅纤维和三氧化钼较高的强度，便于对待研磨物料表面进行研磨产生微划缝，当待研磨物料经纳米金刚石研磨时，能够提高研磨效率，并保证晶片表面具有较好的平整度。
优选的，所述接枝多晶金刚石采用如下方法制备而成：
Ⅰ称取氮化硅纤维置于粘接剂中分散，氮化硅纤维与粘接剂重量比为1:1.5-3，制得混合料；Ⅱ称取三氧化钼添加到混合料中搅拌均匀，氮化硅纤维与三氧化钼重量比为1:1-2，制得接枝料；
Ⅲ称取接枝料与多晶金刚石混合，接枝料与多晶金刚石重量比为0.05-0.2:1，混合均匀后，制得混粉料；混粉料中喷涂聚乙二醇，喷涂过程中持续搅拌混合均匀，然后经烘干、粉碎、在795-860℃条件下烧结1-4min、冷却、分级，制得接枝多晶金刚石。
通过采用上述技术方案，氮化硅纤维、粘接剂、三氧化钼相配合，利用粘接剂适宜的粘结效果将三氧化钼粘结在氮化硅纤维表面；然后与多晶金刚石相配合，在聚乙二醇的粘结作用下，将接枝料粘结在多晶金刚石表面。
在较高的烧结温度下，聚乙二醇热解，而三氧化钼热熔，热熔后的三氧化钼将氮化硅纤维较为稳定的粘结在多晶金刚石表面，使多晶金刚石表面形成针刺状结构，配合氮化硅纤维较高的强度以及冷却后三氧化钼较高的强度；当接枝多晶金刚石与第一研磨料接触时，便于在第一研磨料凸起的微平面表面处产生微划缝，微划缝的产生进一步促进第三研磨液中的纳米金刚石对晶片进行精细研磨，缩短研磨时间、提高研磨效率的同时，使晶片表面具有较好的平整度。
优选的，所述氮化硅纤维长度为50-80nm，三氧化钼粒径为5-10nm。
通过采用上述技术方案，限定氮化硅长度和三氧化钼粒径，便于氮化硅纤维表面负载三氧化钼；并且研磨过程中，三氧化钼粒径与纳米金刚石粒径相近，三氧化钼在研磨过程中产生的微划缝，纳米金刚石能够进行深入研磨，从而提高研磨效率的同时，使纳米金刚石研磨的晶片表面具有较高的平整度。
优选的，所述步骤Ⅰ中粘接剂为聚乙二醇溶液。
通过采用上述技术方案，限定粘接剂为聚乙二醇溶液，利用聚乙二醇溶液的粘结性，便于将三氧化钼粘结在氮化硅纤维表面；并且聚乙二醇在较高的烧结温度下热解，减少多晶金刚石表面残留物质，提高成品接枝多晶金刚石的品质。
优选的，所述步骤Ⅱ中三氧化钼添加速度为1-5g/s，添加过程中混合料不断在300-500r/min的转速下搅拌。
通过采用上述技术方案，限定三氧化钼的添加速度和添加过程中混合料的搅拌速度，使三氧化钼较为均匀的与氮化硅纤维接触，从而便于氮化硅纤维表面较为均匀的负载三氧化钼；烧结过程中，与多晶金刚石接触的三氧化钼热熔将氮化硅纤维粘结在多晶金刚石表面，从而便于在多晶金刚石表面形成刺状结构，便于对第一研磨料表面微平面产生划缝，从而便于纳米级的金刚石对晶片进行研磨，提高研磨效率的同时保证晶片表面的平整度。
优选的，所述第三研磨液采用如下方法制备而成：
称取1-3份纳米金刚石、8-15份去离子水、甘油0.1-0.5份、导热纤维0.1-0.5份混合搅拌均匀，制得第三研磨液。
通过采用上述技术方案，纳米金刚石、去离子水、甘油、导热纤维相配合，在甘油的润滑作用下，便于纳米金刚石、导热纤维与第二研磨料表面相接触，从而便于对晶片表面进行精磨，使晶片具有较好的平整度；同时利用导热纤维较好的导热性，便于第三研磨液中多余热量的散失，从而减少对成品晶片品质的影响。
优选的，所述导热纤维由重量比为1:1-3的氧化铝纤维和碳纤维组成。
通过采用上述技术方案，碳纤维、氧化铝纤维相配合，利用碳纤维、氧化铝纤维较好的导热性便于第三研磨液中多余热量的散失；并且利用导热纤维表面的光滑度以及氧化铝纤维较好的柔性，便于导热纤维在研磨过程中发生位置变换，减少导热纤维对晶片表面产生划伤，从而使晶片表面具有较好的平整度。
优选的，所述研磨过程中，压力为0.05-0.15kg/cm2。
通过采用上述技术方案，限定晶片所受压力，便于使晶片具有较高研磨效率的同时具有较好的平整度。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、晶片研磨过程中经不同粒径的研磨料三次研磨，并限定研磨时间，在研磨时间较短的前提下，研磨效率较高，同时成品GaAs晶片表面仍具有较好的平整度。
2、氮化硅纤维、粘接剂、三氧化钼、多晶金刚石配合烧结工艺，使多晶金刚石表面形成针刺状结构，配合氮化硅纤维较高的强度以及冷却后三氧化钼较高的强度；当接枝多晶金刚石与第一研磨料接触时，便于在第一研磨料凸起的微平面表面处产生微划缝，提高了第二研磨料表面与纳米金刚石的接触面积，从而便于纳米金刚石对晶片进行精细研磨，缩短研磨时间、提高研磨效率的同时，使晶片表面具有较好的平整度。
3、第一研磨料上凸起被磨平的微平面与凹陷底部之间存在距离，在接枝多晶金刚石的接枝长度与多晶金刚石的粒径尺寸配合下，接枝多晶金刚石不易对第一研磨料凹陷底部产生划痕，使接枝多晶金刚石上凸起被磨平的微平面表面产生微划缝，便于纳米金刚石对第二研磨料进行精磨，从而保证研磨效率的同时，使晶片具有较好的平整度。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
第一研磨液的制备例
以下原料中单晶金刚石购买于东莞市炼之岩表面处理材料有限公司；其他原料及设备均为普通市售。
制备例1：第一研磨液采用如下方法制备而成：
称取单晶金刚石1kg、去离子水10kg、聚乙二醇0.5kg混合搅拌均匀，制得第一研磨液；单晶金刚石粒径为5μm；聚乙二醇为聚乙二醇600。
制备例2：本制备例与制备例1的不同之处在于：
单晶金刚石粒径为2μm。
制备例3：本制备例与制备例1的不同之处在于：
单晶金刚石粒径为10μm。
接枝多晶金刚石的制备例
以下原料中的多晶金刚石购买于东莞市炼之岩表面处理材料有限公司；其他原料及设备均为普通市售。
制备例4：接枝多晶金刚石采用如下方法制备而成：
Ⅰ称取1kg氮化硅纤维置于2.2kg粘接剂中，氮化硅纤维长度为80nm，粘接剂为质量分数10％的聚乙二醇溶液，聚乙二醇溶液的溶剂为无水乙醇，聚乙二醇为聚乙二醇600，混合后在300r/min的转速下搅拌5min，然后在20kHz条件下超声分散2min，制得混合料；
Ⅱ称取1.4kg三氧化钼添加到混合料中，三氧化钼粒径为10nm，三氧化钼的添加速度为2g/s，三氧化钼添加过程中混合料不断在400r/min的转速下搅拌，混合后在20kHz条件下超声分散5min，制得接枝料；
Ⅲ称取1kg接枝料与10kg多晶金刚石混合，混合均匀后，制得混粉料；混粉料中喷涂2kg聚乙二醇，聚乙二醇为质量分数10％的聚乙二醇溶液，聚乙二醇溶液的溶剂为无水乙醇，聚乙二醇为聚乙二醇600，聚乙二醇的喷涂速度为2g/s，聚乙二醇喷涂过程中混粉料的搅拌速度为450r/min，然后经烘干、粉碎、在820℃条件下烧结2min、冷却、分级，制得接枝多晶金刚石，接枝多晶金刚石粒径为1μm。
制备例5：接枝多晶金刚石采用如下方法制备而成：
Ⅰ称取1kg氮化硅纤维置于1.5kg粘接剂中，氮化硅纤维长度为70nm，粘接剂为质量分数5％的聚乙二醇溶液，聚乙二醇溶液的溶剂为无水乙醇，聚乙二醇为聚乙二醇600，混合后在300r/min的转速下搅拌5min，然后在20kHz条件下超声分散2min，制得混合料；
Ⅱ称取1kg三氧化钼添加到混合料中，三氧化钼粒径为10nm，三氧化钼的添加速度为1g/s，三氧化钼添加过程中混合料不断在300r/min的转速下搅拌，混合后在20kHz条件下超声分散5min，制得接枝料；
Ⅲ称取0.5kg接枝料与10kg多晶金刚石混合，混合均匀后，制得混粉料；混粉料中喷涂2kg聚乙二醇，聚乙二醇为质量分数10％的聚乙二醇溶液，聚乙二醇溶液的溶剂为无水乙醇，聚乙二醇为聚乙二醇600，聚乙二醇的喷涂速度为1g/s，聚乙二醇喷涂过程中混粉料的搅拌速度为350r/min，然后经烘干、粉碎、在795℃条件下烧结4min、冷却、分级，制得接枝多晶金刚石，接枝多晶金刚石粒径为0.5μm。
制备例6：接枝多晶金刚石采用如下方法制备而成：
Ⅰ称取1kg氮化硅纤维置于3kg粘接剂中，氮化硅纤维长度为50nm，粘接剂为质量分数15％的聚乙二醇溶液，聚乙二醇溶液的溶剂为无水乙醇，聚乙二醇为聚乙二醇600，混合后在300r/min的转速下搅拌5min，然后在20kHz条件下超声分散2min，制得混合料；
Ⅱ称取2kg三氧化钼添加到混合料中，三氧化钼粒径为5nm，三氧化钼的添加速度为5g/s，三氧化钼添加过程中混合料不断在500r/min的转速下搅拌，混合后在20kHz条件下超声分散5min，制得接枝料；
Ⅲ称取2kg接枝料与10kg多晶金刚石混合，混合均匀后，制得混粉料；混粉料中喷涂2kg聚乙二醇，聚乙二醇为质量分数10％的聚乙二醇溶液，聚乙二醇溶液的溶剂为无水乙醇，聚乙二醇为聚乙二醇600，聚乙二醇的喷涂速度为5g/s，聚乙二醇喷涂过程中混粉料的搅拌速度为550r/min，然后经烘干、粉碎、在860℃条件下烧结1min、冷却、分级，制得接枝多晶金刚石，接枝多晶金刚石粒径为2μm。
第二研磨液的制备例
以下原料及设备均为普通市售。
制备例7：第二研磨液采用如下方法制备而成：
称取制备例4制备的接枝多晶金刚石1kg、去离子水10kg、甘油2kg、海藻酸钠0.02kg混合，搅拌均匀后，制得第二研磨液。
制备例8：本制备例与制备例7的不同之处在于：
接枝多晶金刚石为制备例5制备的接枝多晶金刚石。
制备例9：本制备例与制备例7的不同之处在于：
接枝多晶金刚石为制备例6制备的接枝多晶金刚石。
第三研磨液的制备例
以下原料中的碳纤维购买于盐城市翔盛碳纤维科技有限公司生产的碳纤维粉，长度7μm；纳米金刚石购买于东莞市炼之岩表面处理材料有限公司；其他原料及设备均为普通市售。
制备例10：第三研磨液采用如下方法制备而成：
称取2kg纳米金刚石、10kg去离子水、甘油0.25kg、导热纤维0.25kg混合，搅拌均匀后，制得第三研磨液；纳米金刚石粒径为10nm，导热纤维由重量比为1:1.5的氧化铝纤维和碳纤维组成，氧化铝纤维长度为10μm。
制备例11：第三研磨液采用如下方法制备而成：
称取1kg纳米金刚石、8kg去离子水、甘油0.1kg、导热纤维0.1kg混合，搅拌均匀后，制得第三研磨液；纳米金刚石粒径为5nm，导热纤维由重量比为1:1的氧化铝纤维和碳纤维组成，氧化铝纤维长度为10μm。
制备例12：第三研磨液采用如下方法制备而成：
称取3kg纳米金刚石、15kg去离子水、甘油0.5kg、导热纤维0.5kg混合，搅拌均匀后，制得第三研磨液；纳米金刚石粒径为15nm，导热纤维由重量比为1:3的氧化铝纤维和碳纤维组成，氧化铝纤维长度为10μm。
实施例
以下原料中抛光液购买于佛山科凝新材料科技有限公司生产的晶片研磨抛光液；其他原料及设备均为普通市售。
实施例1：一种GaAs晶片的加工工艺：
S1、将7N的高纯砷和7N的高纯镓置于石英管中水平放置的PBN舟中，然后抽真空密封，在1235℃条件下合成多晶GaAs；将多晶GaAs装入PBN坩埚，籽晶置于坩埚底部的籽晶腔中，抽真空密封后放入生长炉，在20℃/mm的垂直温度梯度下，将多精料和部分籽晶熔化后，开始单晶生长，制得GaAs单晶棒；GaAs单晶棒经切割、倒角、退火处理，制得粗料；
S2、粗料经双面研磨机研磨，晶片位于一个支承垫中，支撑点厚度500μm，上下两侧垫有研磨垫，研磨垫为聚酯类研磨垫，研磨过程中使用制备例1制备的第一研磨液；研磨过程中，粗料所受压力为0.1kg/cm2，上盘转速为8r/min，下盘转速为12r/min，研磨液量为100mL/m2研磨盘面积/min，研磨时间8min，研磨后制得第一研磨料；
S3、第一研磨料经双面研磨机研磨，晶片位于一个支承垫中，上下两侧垫有研磨垫，研磨垫为聚酯类研磨垫，研磨过程中使用制备例7制备的第二研磨液；研磨过程中，第一研磨料所受压力为0.1kg/cm2，上盘转速为8r/min，下盘转速为12r/min，研磨液量为100mL/m2研磨盘面积/min，研磨时间5min，研磨后制得第二研磨料；
S4、第二研磨料经双面研磨机研磨，晶片位于一个支承垫中，上下两侧垫有研磨垫，研磨垫为聚酯类研磨垫，研磨过程中使用制备例10制备的第三研磨液；研磨过程中，第二研磨料所受压力为0.1kg/cm2，上盘转速为8r/min，下盘转速为12r/min，研磨液量为100mL/m2研磨盘面积/min，研磨时间15min，研磨后制得晶片料；
S5、晶片料置于抛光机中经抛光液处理40min，然后在超洁净环境下进行表面清洗处理，最后在超洁净和氮气保护环境下进行包装，制得成品。
实施例2：本实施例与实施例1的不同之处在于：
S2中研磨液为制备例2制备的第一研磨液，研磨时间为10min；粗料所受压力为0.05kg/cm2。
S3中研磨液为制备例8制备的第二研磨液，研磨时间为2min；第一研磨料所受压力为0.05kg/cm2。
S4中研磨液为制备例11制备的第三研磨液，研磨时间为10min；第二研磨料所受压力为0.05kg/cm2。
实施例3：本实施例与实施例1的不同之处在于：
S2中研磨液为制备例3制备的第一研磨液，研磨时间为5min；粗料所受压力为0.15kg/cm2。
S3中研磨液为制备例9制备的第二研磨液，研磨时间为8min；第一研磨料所受压力为0.15kg/cm2。
S4中研磨液为制备例12制备的第三研磨液，研磨时间为18min；第二研磨料所受压力为0.15kg/cm2。
实施例4：本实施例与实施例1的不同之处在于：
第二研磨液原料中以同等质量的多晶金刚石替换制备例4制备的接枝多晶金刚石。
实施例5：本实施例与实施例1的不同之处在于：
接枝多晶金刚石在制备过程中：原料中以同等质量的氧化铝纤维替换氮化硅纤维。
实施例6：本实施例与实施例1的不同之处在于：
接枝多晶金刚石在制备过程中：原料中以同等质量的氮化硅替换三氧化钼。
实施例7：本实施例与实施例1的不同之处在于：
接枝多晶金刚石在制备过程中：
在500℃条件下烧结2min、冷却、分级，制得接枝多晶金刚石，接枝多晶金刚石粒径为1μm。
实施例8：本实施例与实施例1的不同之处在于：
接枝多晶金刚石在制备过程中，氮化硅纤维长度为150nm，三氧化钼粒径为50nm。
实施例9：本实施例与实施例1的不同之处在于：
接枝多晶金刚石在制备过程中，粘接剂为硅溶胶。
实施例10：本实施例与实施例1的不同之处在于：
第三研磨液制备过程中，导热纤维原料中以同等质量的碳纤维替换氧化铝纤维。
对比例
对比例1：本对比例与实施例1的不同之处在于：
S2、粗料经双面研磨机研磨，晶片位于一个支承垫中，上下两侧垫有研磨垫，研磨垫为聚酯类研磨垫，研磨过程中使用制备例1制备的第一研磨液；研磨过程中，粗料所受压力为0.1kg/cm2，上盘转速为8r/min，下盘转速为12r/min，研磨液量为100mL/m2研磨盘面积/min，研磨时间28min，研磨后制得晶片料。
对比例2：本对比例与实施例1的不同之处在于：
S2、粗料经双面研磨机研磨，晶片位于一个支承垫中，上下两侧垫有研磨垫，研磨垫为聚酯类研磨垫，研磨过程中使用制备例7制备的第二研磨液；研磨过程中，粗料所受压力为0.1kg/cm2，上盘转速为8r/min，下盘转速为12r/min，研磨液量为100mL/m2研磨盘面积/min，研磨时间28min，研磨后制得晶片料。
对比例3：本对比例与实施例1的不同之处在于：
S2、粗料经双面研磨机研磨，晶片位于一个支承垫中，上下两侧垫有研磨垫，研磨垫为聚酯类研磨垫，研磨过程中使用制备例10制备的第三研磨液；研磨过程中，粗料所受压力为0.1kg/cm2，上盘转速为8r/min，下盘转速为12r/min，研磨液量为100mL/m2研磨盘面积/min，研磨时间28min，研磨后制得晶片料。
对比例4：本对比例与实施例1的不同之处在于：
S3、第一研磨料经双面研磨机研磨，晶片位于一个支承垫中，上下两侧垫有研磨垫，研磨垫为聚酯类研磨垫，研磨过程中使用制备例7制备的第二研磨液；研磨过程中，第一研磨料所受压力为0.1kg/cm2，上盘转速为8r/min，下盘转速为12r/min，研磨液量为100mL/m2研磨盘面积/min，研磨时间20min，研磨后晶片料。
对比例5：本对比例与实施例1的不同之处在于：
S2、粗料经双面研磨机研磨，晶片位于一个支承垫中，上下两侧垫有研磨垫，研磨垫为聚酯类研磨垫，研磨过程中使用制备例1制备的第一研磨液；研磨过程中，粗料所受压力为0.1kg/cm2，上盘转速为8r/min，下盘转速为12r/min，研磨液量为100mL/m2研磨盘面积/min，研磨时间8min，研磨后制得第一研磨料；
S3、第一研磨料经双面研磨机研磨，晶片位于一个支承垫中，上下两侧垫有研磨垫，研磨垫为聚酯类研磨垫，研磨过程中使用制备例10制备的第三研磨液；研磨过程中，第一研磨料所受压力为0.1kg/cm2，上盘转速为8r/min，下盘转速为12r/min，研磨液量为100mL/m2研磨盘面积/min，研磨时间20min，研磨后制得晶片料。
对比例6：本对比例与实施例1的不同之处在于：
S2、粗料经双面研磨机研磨，晶片位于一个支承垫中，上下两侧垫有研磨垫，研磨垫为聚酯类研磨垫，研磨过程中使用制备例10制备的第三研磨液；研磨过程中，第二研磨料所受压力为0.1kg/cm2，上盘转速为8r/min，下盘转速为12r/min，研磨液量为100mL/m2研磨盘面积/min，研磨时间60min，研磨后制得晶片料。
性能检测试验
1、表面粗糙度检测
分别采用实施例1-10以及对比例1-6的制备方法制备GaAs-6"-Un-PP厚度为650um的成品晶片，采用原子力显微镜(AFM)设备对成品晶片进行表面粗糙度检测，记录数据。
2.平整度检测
分别采用实施例1-10以及对比例1-6的制备方法制备GaAs-6"-Un-PP厚度为650um的成品晶片，采用Tropel自动测平仪对晶片进行平整度检测，记录TTV(总体厚度变化)、LTV(20*20mm)(局部厚度变化)、WARP(翘曲度)、Bow(弯曲度)。
3.晶片厚度检测
分别采用实施例1-3的制备方法制备GaAs-6"-Un-PP厚度为650um的成品晶片，采用接触式测厚仪(日本Mitutoyo，型号：ID-C112ED)检测。
4.产品表观质量检测
分别采用实施例1-10以及对比例1-6的制备方法制备GaAs-6"-Un-PP厚度为650um的成品晶片，对晶片表面进行评分，晶片表面无颗粒、无白雾、无微裂缝(10分)→晶片表面颗粒含量高、白雾严重，微裂缝多(0分),10组评分取平均值记录数据。
表1性能测试表
Figure BDA0003508124800000101
结合实施例1和实施例2-3并结合表1可以看出，本申请经过三次不同粒径的研磨液研磨，粗料首先经较大粒径的研磨料研磨，快速去除粗料表面凸起尖端位置处；然后经第二研磨液研磨，利用第二研磨液对微平面表面的划痕作用配合第三研磨液纳米金刚石较小的粒径，使成品晶片具有较高研磨效率的同时具有较好的表面平整度。
结合实施例1和实施例4-10并结合表1可以看出，实施例4第二研磨液原料中以同等质量的多晶金刚石替换制备例4制备的接枝多晶金刚石，相比于实施例1，实施例4制备的成品晶片粗糙度大于实施例1，表面平整度差于实施例1，并且晶片的表观质量差于实施例1；说明未经接枝处理的金刚石，在较短的研磨时间条件下，成品晶片的粗糙度和平整度不佳；而氮化硅纤维、粘接剂、三氧化钼相配合，粘接剂将三氧化钼粘结在氮化硅纤维表面；然后与多晶金刚石相配合，聚乙二醇将接枝料粘结在多晶金刚石表面，在较高的烧结温度下，聚乙二醇热解，而三氧化钼逐渐热熔，热熔后的三氧化钼将氮化硅纤维较为稳定的粘结在多晶金刚石表面，使多晶金刚石表面形成针刺状结构，配合氮化硅纤维、三氧化钼较高的强度；当接枝多晶金刚石与第一研磨料接触时，便于在第一研磨料凸起的微平面表面处产生微划缝，微划缝的产生进一步促进第三研磨液中的纳米金刚石对晶片进行精细研磨，缩短研磨时间、提高研磨效率的同时，使晶片表面具有较好的平整度。
实施例5接枝多晶金刚石在制备过程中，原料中以同等质量的氧化铝纤维替换氮化硅纤维，相比于实施例1，实施例5制备的成品晶片粗糙度大于实施例1，表面平整度差于实施例1，并且晶片的表观质量差于实施例1；说明柔性的氧化铝纤维不能够提供较好的微裂缝研磨效果，而本申请采用氮化硅纤维、三氧化钼相配合，能够在较短的研磨时间内，使成品晶片具有较好的平整度。
实施例6接枝多晶金刚石在制备过程中，原料中以同等质量的氮化硅替换三氧化钼，相比于实施例1，实施例6制备的成品晶片粗糙度大于实施例1，表面平整度差于实施例1，并且晶片的表观质量差于实施例1；说明在热解温度下，氮化硅不分解，从而容易影响成品晶片表面平整度，而本申请采用氮化硅纤维、三氧化钼相配合，三氧化钼热熔后，使多晶金刚石表面形成针刺状结构，从而使成品晶片具有较好的平整度。
实施例7接枝多晶金刚石在制备过程中，在500℃条件下烧结2min，相比于实施例1，实施例7制备的成品晶片粗糙度大于实施例1，表面平整度差于实施例1，并且晶片的表观质量差于实施例1；说明较低的烧结温度下，三氧化钼未热熔，从而容易对成品晶片的表面平整度产生影响，而本申请在适宜的烧结温度下，能够使多晶金刚石表面形成针刺状结构，从而使成品晶片具有较好的平整度。
实施例8接枝多晶金刚石在制备过程中，氮化硅纤维长度为150nm，三氧化钼粒径为50nm，相比于实施例1，实施例8制备的成品晶片粗糙度大于实施例1，表面平整度差于实施例1，并且晶片的表观质量差于实施例1；说明接枝长度较大、接枝粒径较大，容易对成品晶片的表面产生较深微裂缝划痕，从而影响成品晶片的品质。
实施例9接枝多晶金刚石在制备过程中，粘接剂为硅溶胶，相比于实施例1，实施例9制备的成品晶片粗糙度大于实施例1，表面平整度差于实施例1，并且晶片的表观质量差于实施例1；说明虽然硅溶胶具有粘结性，但是在烧结温度下，硅溶胶仍粘附在多晶金刚石表面，不仅对成品晶片研磨效率造成影响，而且容易影响成品晶片的加工品质。
实施例10第三研磨液制备过程中，导热纤维原料中以同等质量的碳纤维替换氧化铝纤维，相比于实施例1，实施例10制备的成品晶片粗糙度大于实施例1，表面平整度差于实施例1，并且晶片的表观质量差于实施例1；说明碳纤维、氧化铝纤维相配合，利用其较好的导热性便于第三研磨液中多余热量的散失；并且利用导热纤维表面的光滑度以及氧化铝纤维较好的柔性，便于导热纤维在研磨过程中发生位置变换，减少导热纤维对晶片表面产生划伤，从而使晶片表面具有较好的平整度。
结合实施例1和对比例1-6并结合表1可以看出，对比例1晶片在加工过程中，经第一研磨液研磨28min，相比于实施例1，对比例1制备的成品晶片粗糙度大于实施例1，表面平整度差于实施例1，并且晶片的表观质量差于实施例1；说明经过粒径较大的金刚石研磨，虽然能够提高研磨效率，但是较大颗粒的金刚石容易在晶片表面产生微裂纹划痕，从而影响成品晶片的表面平整度。
对比例2晶片在加工过程中，经第二研磨液研磨28min，相比于实施例1，对比例2制备的成品晶片粗糙度大于实施例1，表面平整度差于实施例1，并且晶片的表观质量差于实施例1；说明经接枝的多晶金刚石对晶片表面进行研磨，由于接枝料容易产生微划痕，从而容易影响成品晶片的表面平整度；而本申请是在产生适量微划痕后，采用纳米金刚石继续研磨，利用纳米金刚石较小的粒径，便于深入微划痕，从而便于晶片表面的研磨，提高晶片研磨效率的同时使晶片具有较好的表面平整度。
对比例3晶片在加工过程中，经第三研磨液研磨28min，相比于实施例1，对比例3制备的成品晶片粗糙度大于实施例1，表面平整度差于实施例1，并且晶片的表观质量差于实施例1；说明仅仅经过纳米金刚石的研磨，在较短的研磨时间下，晶片的表面损伤、划伤不易被研磨彻底，晶片表面容易残留损伤，从而影响成品晶片的表面平整度。
对比例4晶片在加工过程中，晶片未经第三研磨液研磨，相比于实施例1，对比例4制备的成品晶片粗糙度大于实施例1，表面平整度差于实施例1，并且晶片的表观质量差于实施例1；说明第二研磨液、第三研磨液相配合，能够在提高晶片研磨效率的同时提高晶片表面平整度，未经第三次研磨的晶片，表面容易存在微划痕及其他表面损伤问题，从而影响成品晶片的表面平整度。
对比例5晶片在加工过程中，晶片未经第二研磨液研磨，相比于实施例1，对比例5制备的成品晶片粗糙度大于实施例1，表面平整度差于实施例1，并且晶片的表观质量差于实施例1；说明未经第二研磨液的研磨，在限定的研磨时间条件下，晶片表面凸起位置处不易被全部磨平，从而影响成品晶片的表面平整度。
对比例6晶片在加工过程中，晶片经第三研磨液液研磨60min，相比于实施例1，对比例6制备的成品晶片粗糙度、表面平整度与实施例1相近；说明在纳米金刚石研磨较长时间下，虽然成品晶片具有较好的粗糙度、表面平整度，但是耗时较久，研磨效率较低，而本申请经过第一研磨液、第二研磨液、第三研磨液相配合对晶片进行研磨加工，使晶片具有较高研磨效率的同时晶片表面平整度较好。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.一种GaAs晶片的加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、制备GaAs单晶棒，依次经切割、倒角、退火后，制得粗料；
S2、粗料经第一研磨液研磨5-10min，制得第一研磨料；第一研磨液中包含粒径2-10μm的单晶金刚石；
S3、第一研磨料经第二研磨液研磨2-8min，制得第二研磨料；第二研磨液中包含粒径0.5-2μm的多晶金刚石；
S4、第二研磨料经第三研磨液研磨10-18min，制得晶片料；第三研磨液中包含粒径5-15nm的纳米金刚石；
S5、晶片料依次抛光、表面处理、包装，制得成品；
所述多晶金刚石为接枝多晶金刚石，接枝多晶金刚石是多晶金刚石通过氮化硅纤维和三氧化钼接枝制得；
所述接枝多晶金刚石采用如下方法制备而成：
Ⅰ称取氮化硅纤维置于粘接剂中分散，氮化硅纤维与粘接剂重量比为1:1.5-3，制得混合料；粘接剂为聚乙二醇溶液；
Ⅱ称取三氧化钼添加到混合料中搅拌均匀，氮化硅纤维与三氧化钼重量比为1:1-2，制得接枝料；氮化硅纤维长度为50-80nm，三氧化钼粒径为5-10nm；
Ⅲ称取接枝料与多晶金刚石混合，接枝料与多晶金刚石重量比为0.05-0.2:1，混合均匀后，制得混粉料；混粉料中喷涂聚乙二醇，喷涂过程中持续搅拌混合均匀，然后经烘干、粉碎、在795-860℃条件下烧结1-4min、冷却、分级，制得接枝多晶金刚石。
2.根据权利要求1所述的一种GaAs晶片的加工工艺，其特征在于，所述步骤Ⅱ中三氧化钼添加速度为1-5g/s，添加过程中混合料不断在300-500r/min的转速下搅拌。
3.根据权利要求1所述的一种GaAs晶片的加工工艺，其特征在于，所述第三研磨液采用如下方法制备而成：
称取1-3份纳米金刚石、8-15份去离子水、甘油0.1-0.5份、导热纤维0.1-0.5份混合搅拌均匀，制得第三研磨液。
4.根据权利要求3所述的一种GaAs晶片的加工工艺，其特征在于，所述导热纤维由重量比为1:1-3的氧化铝纤维和碳纤维组成。
5.根据权利要求1所述的一种GaAs晶片的加工工艺，其特征在于，所述纳米金刚石粒径为5-15nm。
6.根据权利要求1所述的一种GaAs晶片的加工工艺，其特征在于，所述研磨的压力为0.05-0.15kg/cm2。
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