[发明专利]一种砷化镓单晶线切割基准面的加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种砷化镓单晶线切割基准面的加工方法。

背景技术

砷化镓(GaAs)是具有电子迁移率高、禁带宽、直接带隙、消耗功率低等特性的半导体材料，广泛的应用于通信、微电子、光电子等领域。砷化镓单晶的切片工序是后续加工的关键环节，目前通常有两种方式，分别为内圆切割和线切割，线切割比较内圆切割具有损伤层厚度小，材料损耗少，多片切割效率高等优点，尤其在大直径薄晶片的切割加工中占有较大优势，目前逐渐被广泛应用。

水平布里奇曼法(HB法)生长的砷化镓单晶外形尺寸不规则，近似于“舟”型，如果直接安装在线切割的卡具上，由于晶体侧面平整度较差，与规则的石墨件粘结困难，很难精确定位，最终会导致切割出的晶片的晶向误差值偏大。

以往通常采用的处理方法为手工磨平，工作人员双手按扶住晶体，将晶体置于玻璃板上，用白钢玉研磨微粉与纯水配置好研磨液，晶体走“八”字路径，进行磨平，目前HB法生长的<111>砷化镓单晶，直径为2.5英寸，单晶长度大致在450-500mm，重量在6-7kg，手工磨平的劳动强度较大，生产效率非常低，磨出的基准面也不规范，不能保证基准面是严格的<110>方向晶面，晶向会发生偏离。

发明内容

本发明的目的在于提供一种砷化镓单晶线切割基准面的加工方法，采用金刚石带锯割边机对晶体侧面进行割边，制备线切割定位参考面，提高晶片晶向的准确度，提高生产效率。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种砷化镓单晶线切割基准面的加工方法，该方法包括以下步骤：

(1)单晶定向：使用X射线衍射定向仪对晶体进行定向，定出<100>晶面；

(2)切取割边机水平方向(x)的基准面：使用内圆切片机切取<100>方向小面，将晶体固定在内圆切片机的卡具上，调整晶体与刀片成45°夹角，开启切片机切取<100>面，作为固定割边基准面；

(3)测绘<110>切割面：在晶体表面用丁字尺测绘出与<100>方向小面成90°夹角的<110>面，并用记号笔标记基准线；

(4)割边：将晶体固定于金刚石带锯割边机的卡具上，打开激光对刀功能，调整模拟割边路径，使激光对准基准线，启动带锯条调节进给速度，完成割边；

(5)表面研磨：割边结束后，观察表面是否平整光滑进行细磨修正。

本发明采用的金刚石带锯割边机，其带锯运动方式为往复式，x、y轴移动平台由双直线导轨支撑，精密丝杠、步进电机驱动，电路单片机控制，进给速度可以无级调节，在0.5m·min^-1～2m·min^-1之间可精确调节割边速度；y轴移动平台上装有二维旋转卡具，水平方向和垂直方向均可调节，卡具采用电机驱动并装有旋转手柄，可实现锯条与晶体之间点接触切削，切削阻力不随切削深度变化而变化，使割边表面平整度和平行度均达到要求。

该金刚石带锯割边机的金刚石带锯基体为不锈钢材料，基体表面电镀100目金刚砂，金刚砂宽度为1±0.2mm。

本发明的优点在于：

本发明在用线切割方法加工砷化镓晶片的工艺过程中，引入一种新的工艺过程-割边，来代替以往的手工磨平。在水平法生长的<111>砷化镓单晶的侧面取<110>方向，用割边机从单晶的头部至尾部割出一个完整光滑的平面。该方法可以有效的保证晶体与石墨件连接处的平整度，提高切片晶向的准确性，同时在加工效率上比较手工磨平也有很大幅度的提高。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图；

图2为本发明采用的金刚石带锯割边机的工作原理图。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明做进一步说明。