[发明专利]一种用于氮化铝籽晶的加工工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于氮化铝籽晶的加工工艺。

背景技术

氮化铝材料是新型第三代半导体材料，传统的半导体材料加工工艺不可直接用于氮化铝材料。国内关于氮化铝单晶的生长及加工技术均落后于国外，加上国外对于核心技术的保密，导致国内关于氮化铝材料的研究发展较慢。氮化铝加工工艺是氮化铝材料制备到应用的过渡环节，材料加工工艺直接决定材料的应用和性能发挥。氮化铝同质外延生长时籽晶的加工是氮化铝加工工艺中要求最为精细的环节，籽晶的表面质量直接决定外延生长晶体的尺寸大小及质量好坏。

氮化铝材料具有特殊的性质，如硬度大、脆性大、磨抛加工时与水会产生轻微腐蚀反应等，这些都会给氮化铝材料的加工带来困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于氮化铝籽晶的加工工艺，操作流程简单，各步工艺均能保证氮化铝籽晶具有良好的表面质量，能够满足同质外延生长氮化铝晶体的要求。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于氮化铝籽晶的加工工艺，氮化铝籽晶用于同质外延生长氮化铝单晶，包括以下步骤：

（1）定向：通过X射线对所述氮化铝籽晶进行晶向测定；

（2）切割：通过金刚石线对定向后的所述氮化铝籽晶进行切割；

（3）研磨：通过研磨盘对切割后的所述氮化铝籽晶进行研磨，研磨时加入研磨液；

（4）机械抛光：通过固设于第一抛光盘上的第一抛光垫对研磨后的所述氮化铝籽晶进行机械抛光，机械抛光时加入第一抛光液；

（5）化学机械抛光：通过固设于第二抛光盘上的第二抛光垫对机械抛光后的所述氮化铝籽晶进行化学机械抛光，化学机械抛光时加入第二抛光液；

（6）清洗：采用第一有机溶剂对化学机械抛光后的所述氮化铝籽晶进行清洗。

优选地，在步骤（2）中，所述金刚石线的直径小于等于0.4mm，所述金刚石线的切割线速度大于2m/s，所述金刚石线的切割进给速度为0.02-0.1mm/min。

优选地，在步骤（3）中，所述研磨盘的转速为50-100r/min。

优选地，在步骤（3）中，所述研磨液由研磨粉和第二有机溶剂制成。

更优选地，所述研磨粉由氧化铝材料或氮化硼材料制成，所述研磨粉的粒径为7-28um；所述第二有机溶剂为丙酮或无水乙醇。

优选地，在步骤（4）中，所述第一抛光盘的转速为100-200r/min；所述第一抛光垫由聚氨酯材料或金丝绒材料制成。

优选地，在步骤（4）中，所述第一抛光液为第一金刚石抛光液或第一碳化硅抛光液，所述第一抛光液中第一磨料的粒径为1-7um。

优选地，在步骤（5）中，所述第二抛光盘的转速大于200r/min；所述第二抛光垫由合成革材料制成。

优选地，在步骤（5）中，所述第二抛光液为第二金刚石抛光液或第二碳化硅抛光液，其中，所述第二金刚石抛光液和所述第二碳化硅抛光液的pH值均大于10；所述第二抛光液中第二磨料的粒径小于1um。

优选地，在步骤（6）中，所述第一有机溶剂为丙酮或无水乙醇。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明一种用于氮化铝籽晶的加工工艺，采用金刚石线进行切割，能够克服氮化铝材料由于硬度及脆性较大给切割带来的困难；采用研磨工艺，可以有效去除切割后氮化铝材料的表面损伤；采用机械抛光工艺，可以保证氮化铝材料具有较高的表面质量；采用化学机械抛光工艺，同时通过物理作用与化学作用，可以在机械抛光的基础上进一步提高氮化铝籽晶的表面质量；该加工工艺使制得的氮化铝籽晶具有优异的翘曲度、总厚度变化及表面粗糙度，完全能够满足外延生长的需要，能够长出尺寸较大、质量较好的氮化铝晶体。

具体实施方式

下面对本发明的技术方案作进一步的阐述。

上述一种用于氮化铝籽晶的加工工艺，氮化铝籽晶用于同质外延生长氮化铝单晶，包括以下步骤：

（1）定向：定向前按照经验对氮化铝籽晶进行预切割，接着通过X射线定向仪发出的X射线对氮化铝籽晶进行晶向测定，测量精度可达15"；通过对切割面的多个位置进行晶向测定，计算并标记出目标晶面角度。