CN1883881A - Ⅱ－ⅵ族半导体材料保护侧边缘的表面抛光方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种II－VI族半导体材料保护侧边缘的表面抛光方法，该方法采用先在原片上划出所需的成型晶片面积，但不划穿透原片，仍然是一块晶片进行抛光。即利用周围区域小晶片作为陪片进行机械抛光，这样，周围区域的小晶片就阻挡了中间成型晶片边缘直接与磨料挤压所造成的碎片、裂缝和缺口缺陷，达到了保护侧边缘的目的。

Description

II-VI族半导体材料保护侧边缘的表面抛光方法
技术领域
本发明涉及半导体材料表面加工方法，具体是指II-VI族半导体材料碲化镉(CdTe)、碲锌镉(CdZnTe)等红外光学材料保护侧边缘的表面抛光方法。
背景技术
现代碲镉汞(MCT)红外焦平面器件的性能提高一方面来自材料生长技术的不断进步，另一方面决定于材料加工和器件工艺过程的不断深化。MCT薄膜材料制备技术包括分子束外延技术(MBE)、垂直浸渍式液相外延技术(VLPE)、金属有机物气相沉积(MOCVD)以及水平推舟液相外延技术(HLPE)等，其中最为成熟的制备技术是HLPE，用该技术生长的MCT薄膜材料已广泛地应用于各种卫星红外遥感、红外对抗以及导弹制导等领域。
无论是用那种技术生长MCT薄膜材料，都离不开衬底，其衬底加工好坏将对MCT薄膜材料生长起关键作用。由于MCT薄膜材料所用衬底基本为CdTe和CdZnTe，CdTe和CdZnTe材质软且脆，加工过程中边缘容易产生蹦边，尤其是HLPE生长方法，易造成母液漏入蹦边缺口处，产生外延材料粘母液，使成品率下降。另外，鉴于CdTe和CdZnTe衬底质软且脆，在第一步外延过程中不可能将衬底做得很薄，通常大于600微米。由于CdTe和CdZnTe衬底材料与硅读出电路热失配大，这样的厚度很容易造成器件工作温度下出现芯片解理导致器件失效，因而必须通过背减薄衬底以承受住相当程度的形变来避免器件失效，但在衬底抛光减薄加工过程中也易产生边缘蹦边而破坏芯片结构导致器件失效。
在越来越受到关注的CdZnTe核辐射探测器制作过程中，六个面是需要抛光的，此时，长方体或正方体的八个棱在抛光的过程中极易产生蹦边缺陷，这将对高能粒子产生的载流子进行俘获而影响探测器的响应性能。
尽管有关半导体材料晶片加工方法的专利很多，但这些方法多不适合于II-VI族材料的抛光。目前对CdTe和CdZnTe衬底或晶片的加工通常都采用机械抛光或机械化学抛光等工序完成晶片的加工过程。对质软且脆的CdTe和CdZnTe材料抛光通常分为二个步骤：第一步是底部采用平的玻璃基板用3微米的氧化铝粉与纯水(电阻率为16兆欧姆以上)配置成的悬浮液对材料进行粗磨，即机械研磨粗抛光，这个步骤的主要目的一方面是消除切割损伤层，另一方面是使得晶片表面平整且无凸凹缺陷，还有一个作用就是提高抛光减薄效率；接下来的第二步是机械化学抛光，底部改用软的抛光绒布，辅以0.05微米的氧化铝碱性化学乳化液对表面进行镜面抛光，这一步骤的目的一方面是消除粗抛光过程的机械损伤层，另一方面是获得无桔皮、无拉丝等缺陷的光亮镜面。在上述第一步抛光过程中，由于底部抛光盘采用稍硬的玻璃材料，导致抛光液总是最先与被研磨材料侧边缘与磨料直接挤压，造成无论是倒角的边还是直角边的材料都会产生缺口缺陷，严重的还会出现裂缝缺陷和碎片。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能对CdTe和CdZnTe衬底侧边缘保护的表面抛光方法，该方法可避免衬底产生裂缝、缺口和碎片。
本发明的II-VI族半导体材料保护侧边缘的表面抛光方法，其具体步骤如下：
在II-VI族半导体材料原片上，用划片机划出所需的成型晶片面积，但不划穿透原片，即原片作为一个整体仍然是一块晶片，即划缝的深度要小于原片的厚度，但要大于抛光后成型晶片厚度30-50微米。
然后在有划切缝的原片表面放上蜡，加热到70℃，待蜡熔化后将原片粘到平整的玻璃基板上，冷却后先对其采用机械抛光，抛到大于划切缝深度8-10微米的晶片厚度时，再进行机械化学抛光，直至抛到成型晶片厚度。
最后加热使蜡软化，此时划片机划出所需尺寸的晶片与周围边缘的晶片已完全分离，取出中间所需尺寸成型晶片，即完成了侧边缘保护的表面抛光。
本发明是利用周围区域小晶片作为陪片进行粗抛光，这样，周围区域的小晶片就阻挡了中间成型晶片边缘直接与磨料挤压所造成的碎片、裂缝和缺口缺陷，达到了保护侧边缘的目的。
另外，由于选用同一晶片材料作为陪片同时进行抛光避免了厚度选不准和不同材料抛光速率不同所造成研磨抛光效果不佳的缺憾。
附图说明
图1(a)为CdZnTe衬底晶片划片后的正面示意图，(b)图显示划缝深度示意图。
图2是表示划片后的CdZnTe衬底晶片经机械研磨后的剖面厚度示意图，虚线所围成的区域代表已去除的被机械研磨掉的晶体材料。
图3表示经机械化学抛光后的最终厚度剖面示意图。
图4表示抛光完成后，厚度为550微米的CdZnTe成型晶片在1000倍显微镜下观察到的侧边缘照片实例。
图5表示抛光完成后，厚度为25微米的CdZnTe成型晶片在1000倍显微镜下观察到的侧边缘照片实例。
具体实施方式
下面以CdZnTe晶片为实施例，作详细介绍：
如附图所示，原片1厚度为1100微米，成型晶片2厚度要求550微米，先在原片表面用划片机划出成型晶片所要求的面积尺寸，比如20毫米X30毫米，划切缝3深度约为600微米，然后在有划切缝的原片表面放上蜡加热到70℃，待蜡熔化后粘到平整的玻璃基板上后，对原片表面采用3微米的氧化铝悬浮液进行粗机械研磨，大约磨到608-610微米厚度时，再进行机械化学抛光直至达到要求的厚度550微米即可获得侧边缘无损伤CdZnTe成型晶片。最后加热使蜡软化后取出中心区域成型晶片部分，即完成操作。
图4是经过上述操作后，面积为20毫米×30毫米，厚度为550微米的CdZnTe衬底晶片一角和一侧边缘在1000倍显微镜下观察的结果，其中暗区为切割缝的一部分，由图可见无任何缺口和裂缝缺陷；
图5是经过上述操作后，面积为20毫米×30毫米，厚度为25微米的CdZnTe衬底晶片一角和一侧边缘在1000倍显微镜下观察的结果，其中暗区为切割缝的一部分，由图可见无任何缺口和裂缝缺陷。证明本发明的方法是切实可行。

Claims (2)

1.一种II-VI族半导体材料保护侧边缘的表面抛光方法，其特征在于具体步骤如下：
A.在II-VI族半导体材料原片上，用划片机划出所需的成型晶片面积，但不划穿透原片，即原片作为一个整体仍然是一块晶片，即划缝的深度要小于原片的厚度，但要大于抛光后成型晶片厚度30-50微米；
B.然后在有划切缝的原片表面放上蜡，加热到70℃，待蜡熔化后将原片粘到平整的玻璃基板上，冷却后先对其采用机械抛光，抛到大于划切缝深度8-10微米的晶片厚度时，再进行机械化学抛光，直至抛到成型晶片厚度；
C.最后加热使蜡软化，此时划片机划出所需尺寸的晶片与周围边缘的晶片已完全分离，取出中间所需尺寸成型晶片，即完成了侧边缘保护的表面抛光。
2.根据权利要求1的一种II-VI族半导体材料保护侧边缘的表面抛光方法，其特征在于所说的II-VI族半导体材料可以为CdZnTe或CdTe材料。
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