[发明专利]一种蓝宝石晶片的加工方法

说明书

本发明提供了一种蓝宝石晶片的加工方法，属于蓝宝石加工技术领域，主要工艺过程包括：(1)晶棒定向切片；(2)超声清洗；(3)晶片减薄；(4)超声清洗；(5)退火；(6)边缘倒角；(7)CMP抛光。本发明针对蓝宝石晶片在研磨时产生表面损伤层，影响到器件性能以及后期芯片碎裂、失效，以及采用钻石液粗抛的方式去除损伤层的综合加工时间长、成本高等问题。提出采用减薄机对晶片进行减薄、精加工，大大缩短加工周期，提高晶片加工效率。

技术领域

本发明属于蓝宝石加工技术领域，具体涉及一种高效率蓝宝石晶片的加工方法。

背景技术

蓝宝石单晶，具有硬度高、透光性好、耐磨性高、化学稳定性好、热传导性、电瓷绝缘性、力学特性优良等特点，被广泛应用于工业、国防和科研的多个领域，同时蓝宝石晶片是一种用途广泛的单晶基片材料，在蓝宝石衬底上生长GaN的晶格适配系数小，是光电器件的重要衬底材料，因此要求蓝宝石晶片表面有较高的质量。

蓝宝石硬度高且脆性大，对其进行机械加工非常困难，尤其在精密和超精密的蓝宝石晶片加工技术方面，对于传统研磨机对蓝宝石晶片研磨去厚加工，主要是坚硬的磨料颗粒对晶片表面破坏的过程。磨盘与晶片相对运动，使得晶片表面形成交错裂纹延伸至表面以下，形成损伤层，影响到器件性能以及后期芯片碎裂、失效等缺陷的产生。而由于CMP抛光速率低、去除量很小，因此在抛光前采用钻石液粗抛的方式去除晶片在研磨时留下的损伤层。从而导致蓝宝石晶片加工时间长、成本高等问题。

针对以上加工效率低、成品率低、成本高等问题，本发明提供一种高效率蓝宝石晶片的加工方法，采用减薄机代替传统研磨机对蓝宝石进行去厚，采用减薄机高目数金刚石砂轮代替钻石液粗抛对蓝宝石晶片进行精加工，并针对蓝宝石晶体的特性优化加工参数，可降低加工成本，提高加工效率。

发明内容

本发明目的在于针对目前蓝宝石晶片在研磨时产生表面损伤层，影响到器件性能及后期芯片碎裂、失效，采用钻石液粗抛的方式去除损伤层的综合加工时间长、成本高等问题，提供一种高效率、高良率、高质量和低成本的蓝宝石晶片加工方法。

本发明的目的是这样实现的，加工过程为：(1) 晶棒定向切片；(2) 超声清洗；(3)晶片减薄；(4) 超声清洗；(5)退火；(6) 边缘倒角；(7) CMP抛光。具体为：多线切割蓝宝石晶棒时，根据晶片对晶向的要求调整切割角度，使用多线切割机对晶棒进行切片；采用超声清洗机清洗晶片30~60min甩干；晶片减薄采用减薄机替代传统研磨机，对晶片进行双面减薄加工及双面精加工；超声清洗机清洗晶片30~60min甩干；将蓝宝石晶片放入退火炉内照一定工艺参数进行退火处理；使用倒角机进行晶片边缘倒角加工；采用硅溶胶加水自行配制抛光液，用双面抛光机对晶片进行双面抛光得到蓝宝石晶片成品。

本发明还有这样一些特征：

1、步骤(1)中蓝宝石晶棒多线切割工序，根据晶片对晶向的要求，调整晶棒与金刚石线切割角度；

2、步骤(2)中将多线切割的晶片采用超声清洗机清洗30~60min；

3、步骤(3)晶片减薄工序中使用减薄机对晶片进行双面减薄加工，采用300~1000目金刚石砂轮，将蓝宝石晶片减薄，留有10um~50um的加工余量，其中负载压力1500~2500N，主轮下降速度20~60 µm/min，主轴转速1000~1500 r/min，载台转速60~100 r/min。采用10000~15000目金刚石砂轮对晶片进行双面精加工，负载压力1000~1500N，主轮下降速度0.1~0.5µm/min，主轴转速1000~1500 r/min，载台转速60~100 r/min；本实施例去厚速度为0.4-1.5µm/s，精加工速度为0.1~0.5 µm/min，采用高分子膜对晶片进行贴膜固定，每盘可粘贴5-10片4英寸蓝宝石晶片；