CN1469459A - 一种纳米级蓝宝石衬底的加工方法及其专用抛光液 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体器件的加工方法技术领域,尤其是一种高亮度蓝色发光二极管(HB-LED)管芯所用的蓝宝石衬底的加工方法;本发明还涉及高亮度发光二极管(HB-LED)管芯所用的蓝宝石衬底的加工方法专用的抛光液。其中,蓝宝石衬底加工方法由粘片、粗磨、细磨、粗抛、精抛几个步骤组成;所述的纳米抛光液则由纳米硅粉、乙二醇、甘油、乙醇氨以及去离子水构成;当上述加工步骤和纳米抛光液配合使用时,可以大大提高蓝宝石衬底的表面光洁度、降低其表面粗糙度,消除应力,达到镜面抛光效果,从而降低刀具损耗,提高刀具的使用寿命,节约生产成本和提高产品的合格率。另外,纳米抛光液与普通的微米级抛光液相比,还可大大缩短抛光周期,从而又达到提高劳动生产率的目的。
Description
技术领域:
本发明涉及半导体器件的加工方法技术领域,尤其是一种高亮度蓝色发光二极管(HB-LED)管芯所用的蓝宝石衬底的加工方法;本发明还涉及高亮度发光二极管(HB-LED)管芯所用的蓝宝石衬底的加工方法专用的抛光液。
背景技术:
高亮度发光二极管由于具有电光转换效率高、耗电量低、寿命长、耐冲击(无灯丝)、发光光谱单色性能好、视觉性能佳以及可在恶劣环境中工作等优点而在国民经济的各个行业得到广泛应用。在高亮度发光二极管中,管芯又是作为发光、显示等应用的最重要器件之一。目前新开发的一种蓝色高亮度发光二极管,其管芯的加工方法是首先在蓝宝石衬底上利用MOCAD技术生长CaN系的外延结构,之后,将长好器件的蓝宝石衬底进行减薄抛光,最后,再采用划片、裂片技术将其切割成所需的管芯。由于蓝宝石衬底的厚度和表面平整度(光洁度、透明度)是影响成品率的关键因素,同时也将直接影响到划片机和金刚石刀具的寿命,因此,在切割之前对蓝宝石衬底的厚度和表面平整度进行控制就显得非常重要。但从目前来看,蓝宝石衬底在切割之前只有减薄和抛光两个粗略的步骤,而且,在抛光过程中所用的抛光液为普通的微米级抛光液,不仅使得加工时间较长,而且得到的蓝宝石衬底的表面平整度差(一般在40纳米以上)、光洁度也不好,达不到镜面效果。导致后续切割工艺的成品率以及切割用的金刚石刀具的寿命都较低,增大了厂家的生产成本。
发明内容:
本发明的目的之一就在于针对现有蓝宝石衬底的加工方法的不足之处而提出一种可以得到表面光洁、无应力的蓝宝石衬底的加工方法。
本发明的另一目的在于提供一种可与上述蓝宝石衬底的加工方法配套使用的专用纳米级抛光液。
为实现本发明的第一个目的,蓝宝石衬底加工方法包括以下步骤:1.粘片,根据蓝宝石衬底的特点,利用粘片设备将其长有器件的一面粘贴在玻璃片上,以便于研磨时真空吸附在磨头上,保证芯片粘接的稳定性;2.粗磨,在压力为1.5Kg~4.5Kg,温度为22℃±2℃的条件下,利用粗磨机将蓝宝石衬底的厚度由330~450微米减薄至120微米左右、粗糙度为2.0微米左右;3.细磨,在压力为1.5Kg~4.5Kg,温度为22℃±2℃的条件下,利用细磨机将蓝宝石衬底由120微米的厚度减薄至90~95微米、粗糙度为0.5微米左右,厚度均匀性在2.0微米以内;4.粗抛,在压力为1.5Kg~4.5Kg,温度为22℃±2℃的条件下,利用粗抛机和纳米抛光液对蓝宝石衬底进行抛光,使其粗糙度达到0.1微米左右,厚度的均匀性在1.0微米以内;5.精抛,在压力为1.5Kg~4.5Kg,温度为22℃±2℃的条件下,利用精抛机和纳米抛光液对蓝宝石衬底进行抛光,使蓝宝石衬底的表面粗糙度达到20纳米以下、高光洁度(镜面效果)、无应力(无翘曲、无变形)。
为实现本发明的第二个目的,所述的纳米抛光液由纳米硅粉、乙二醇、甘油、乙醇氨以及去离子水构成,其PH值为9~11之间,其中,纳米硅粉的含量为20~25%,乙二醇为8~15%,甘油为3~5%,乙醇氨为0.1~0.3%,去离子水为60~65%。
当上述加工步骤和纳米抛光液配合使用时,可以大大提高蓝宝石衬底的表面光洁度、降低其表面粗糙度,消除应力,达到镜面抛光效果,从而降低刀具损耗,提高刀具的使用寿命,节约生产成本和提高产品的合格率。另外,纳米抛光液与普通的微米级抛光液相比,还可大大缩短抛光周期,从而又达到提高劳动生产率的目的。
附图说明:
下面结合附图对本发明做进一步的说明:
附图1为蓝宝石衬底的加工工艺流程图
附图2为不同抛光液条件下,蓝宝石衬底的表面粗糙度与抛光时间的关系曲线
具体实施方式:
见附图1所示,蓝宝石衬底的加工步骤如下:
1.wafer片粘片,根据蓝宝石衬底的特点,利用粘片设备将其长有器件的一面粘贴在玻璃片上,以便于研磨时真空吸附在磨头上,保证芯片粘接的稳定性;
2.粗磨,在压力为1.5Kg~4.5Kg,温度为22℃±2℃的条件下,利用粗磨机将蓝宝石衬底的厚度由330~450微米减薄至120微米左右、粗糙度为2.0微米左右;
3.细磨,在压力为1.5Kg~4.5Kg,温度为22℃+2℃的条件下,利用细磨机将蓝宝石衬底由120微米的厚度减薄至90~95微米左右、粗糙度为0.5微米左右,厚度均匀性在2.0微米以内;
4.粗抛,在压力为1.5Kg~4.5Kg,温度为22℃±2℃的条件下,利用粗抛机和纳米抛光液对蓝宝石衬底进行抛光,使其粗糙度达到0.1微米左右,厚度的均匀性在1.0微米以内;
5.精抛,在压力为1.5Kg~4.5Kg,温度为22℃±2℃的条件下,利用精抛机和纳米抛光液对蓝宝石衬底进行抛光,使蓝宝石衬底的表面粗糙度达到20纳米以下、高光洁度(镜面效果)、无应力(无翘曲、无变形)。
上述加工步骤中所用的纳米抛光液的成分为:纳米硅粉、乙二醇、甘油、乙醇氨以及去离子水构成,其PH值控制在9~11之间,其中,纳米硅粉的含量为20~25%,乙二醇为8~15%,甘油为3~5%,乙醇氨为0.1~0.3%,去离子水为60~65%。应该注意的是,纳米抛光液配置完毕后必须经过严格的过滤处理。
以下为纳米抛光液的两个具体实施例:
实施例之一:纳米硅粉的含量为20%,乙二醇为13%,甘油为4%,乙醇氨为0.2%,去离子水为62.8%。
实施例之二:纳米硅粉的含量为23%,乙二醇为10%,甘油为3.5%,乙醇氨为0.3%,去离子水为63.2%。
这两种配方的纳米抛光液在压力为1.5~4.5Kg、温度为22℃±2℃的条件下与上述加工步骤配合使用时,与普通的微米级抛光液和常规抛光技术配合时相比所得到的蓝宝石衬底的粗糙度见下表所示:单位:纳米
样品编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
常规 | 63.2 | 42.2 | 39.7 | 45.6 | 48.8 |
配方1 | 15.3 | 18.1 | 16.5 | 18.9 | 13.2 |
配方2 | 16.2 | 17.3 | 15.2 | 17.8 | 12.8 |
由上表可见,本发明的蓝宝石衬底的加工方法和纳米抛光液配合使用时,的确可以显著减小蓝宝石衬底的表面粗糙度、从而达到高光洁度(镜面效果)和无应力(无翘曲、无变形)的技术效果。
附图2所示为不同抛光液条件下,蓝宝石衬底的表面粗糙度与抛光时间的关系曲线,从该曲线中可以看出,要达到相同的表面粗糙度,使用纳米抛光液所需的时间明显比普通微米级抛光液所需的时间短,从而又可使劳动生产率大为提高。
Claims (2)
1.一种纳米级蓝宝石衬底的加工方法,其特征在于:它由如下步骤构成:
(1)粘片,根据蓝宝石衬底的特点,利用粘片设备将其长有器件的一面粘贴在玻璃片上,以便于研磨时真空吸附在磨头上,保证芯片粘接的稳定性;
(2)粗磨,在压力为1.5Kg~4.5Kg,温度为22℃±2℃的条件下,利用粗磨机将蓝宝石衬底的厚度由330~450微米减薄至120微米左右、粗糙度为2.0微米左右;
(3)细磨,在压力为1.5Kg~4.5Kg,温度为22℃±2℃的条件下,利用细磨机将蓝宝石衬底由120微米的厚度减薄至90~95微米、粗糙度为0.5微米左右,厚度均匀性在2.0微米以内;
(4)粗抛,在压力为1.5Kg~4.5Kg,温度为22℃±2℃的条件下,利用粗抛机和纳米抛光液对蓝宝石衬底进行抛光,使其粗糙度达到0.1微米左右,厚度的均匀性在1.0微米以内;
(5)精抛,在压力为1.5Kg~4.5Kg,温度为22℃±2℃的条件下,利用精抛机和纳米抛光液对蓝宝石衬底进行抛光,使蓝宝石衬底的表面粗糙度达到20纳米以下、高光洁度(镜面效果)、无应力(无翘曲、无变形)。
2.一种与上述加工方法配套使用的纳米抛光液,其特征在于:它由纳米硅粉、乙二醇、甘油、乙醇氨以及去离子水构成,其PH值在9~11之间,其中,纳米硅粉的含量为20~25%,乙二醇为8~15%,甘油为3~5%,乙醇氨为0.1~0.3%,去离子水为60~65%。
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