[发明专利]适用于硬脆易解理单晶氧化镓晶片的高效低损伤研磨方法

摘要

本发明公开了一种适用于硬脆易解理单晶氧化镓晶片的高效低损伤研磨方法，该方法包括a粗研磨前退火预处理、b粗研磨、c粗研磨后的退火预处理、d贴片和e精研磨等步骤。本发明工艺设计合理，可操作性强，材料去除速率快、加工效率高，晶片表面光滑，无明显划痕、解理裂纹、层间解理剥离和解理坑等缺陷，可获得表面完整性较高及表面损伤层低的高质量晶片。

主权项

1.一种适用于硬脆易解理单晶氧化镓晶片的研磨方法，其特征在于，包括以下步骤：a、粗研磨前退火预处理：将待加工的单晶氧化镓切割晶片装载到陶瓷工装架上，再把陶瓷工装架置于退火炉内的晶钵内，向晶钵内加入氧化镓晶体粉末，直至填满晶片与陶瓷工装架和晶钵之间的间隙，并用氧化镓晶体粉末覆盖需经退火处理的单晶氧化镓切割晶片，然后通入保护气体氮气，排出退火炉内空气，然后加热进行退火处理；b、粗研磨：将步骤a粗研磨前退火预处理后的单晶氧化镓晶片取出，置于铸铁盘双面研磨机的行星轮(1)的圆形预留腔内，行星轮(1)上的轮齿分别与中心轮(2)、外齿圈(3)相啮合，控制上研磨盘(4)的调节气缸，使上研磨盘(4)下移与待加工单晶氧化镓晶片(5)上表面均匀接触，上研磨盘(4)上开设有抗解理悬浮研磨液添加槽；然后向上研磨盘(4)、下研磨盘(6)和单晶氧化镓晶片(5)之间持续通入抗解理悬浮研磨液，增加研磨时的润滑和切削力；然后启动铸铁盘双面研磨机，调节控制上研磨盘(4)和下研磨盘(6)反向转动，行星轮(1)在中心轮(2)和外齿圈(3)的共同作用下与下研磨盘(6)同向公转，形成研磨切削作用，对单晶氧化镓晶片(5)上、下表面同步对称研磨；c、粗研磨后的退火预处理：取步骤b粗研磨后的单晶氧化镓晶片(5),重复上述步骤a，对粗研磨后的单晶氧化镓晶片(5)再次进行退火预处理；d、贴片：将步骤c退火预处理的单晶氧化镓晶片置于半自动贴片机上的晶片放置槽内，对单晶氧化镓晶片进行加热；在单晶氧化镓晶片粘贴面添加液体蜡并甩蜡，甩蜡时转速为500～1000r/min，使液态蜡均匀分布于单晶氧化镓晶片的背面；然后将上蜡后的单晶氧化镓晶片移至真空吸盘上，通过带有真空吸盘的机械臂将单晶氧化镓晶片贴附于陶瓷盘(7)上；贴片结束后将陶瓷盘(7)移至冷却装置上进行冷却；e、精研磨：将所述贴片完成后的陶瓷盘(7)安装在单面研磨机的磨头(8)上，在研磨盘(9)上放置聚氨酯树脂基粘弹性固结磨料研磨垫(10)，调节与磨头(8)相连的气缸结构(11)，然后由电机带动研磨盘(9)转动，进行精研磨；所述的聚氨酯树脂基粘弹性固结磨料研磨垫(10)上开设有去离子水添加槽(12)，精研磨过程中去离子水流量控制在8～15ml/min。