一种无蜡磨抛碲锌镉晶片的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半导体材料磨抛加工技术，具体指一种无蜡磨抛碲锌镉晶片的方法。本发明适用于样品夹具为真空吸附型的磨抛设备，适用晶片尺寸在2cm X 2cm以上，适用晶片厚度在100um-5000um之间。
【背景技术】
[0002]碲锌镉(CdZnTe，CZT)材料可以通过调节锌组分范围，和碲镉汞的晶格常数进行绝佳的匹配，因此它是碲镉汞红外焦平面探测器的首选衬底。此外，碲锌镉还可用于制备X和γ射线探测器，在航天遥感技术、安检技术、医疗诊断技术和武器装备等领域具有广泛的应用。然而，除了材料生长过程中产生的晶体缺陷，碲锌镉材料在加工过程中造成的二次损伤或者沾污等质量缺陷也会严重降低外延材料的质量，影响探测器的均匀性和盲元率，降低器件性能甚至导致器件失效。因此，获得优良表面磨抛质量、高平整度与洁净度的碲锌镉材料具有十分重要的意义。
[0003]传统碲锌镉晶片的磨抛方法采用粘蜡磨抛的方式，先在玻璃载物盘上将粘结蜡在一定温度下熔化，在熔化的蜡液上放置晶片，待蜡液冷却凝固后，晶片被固定在玻璃载物盘上，然后进行研磨、抛光等工艺。待磨抛完成后再次加热载有晶片的玻璃载物盘，使蜡熔化后将样品取下，再进行多道有机试剂清洗去除粘附在晶片上的蜡。传统方法存在以下缺点:
(1)粘贴蜡层的厚度不均匀，加工后材料的平整度不佳。(2)加热粘片与熔蜡取片工艺比较费时，降低工艺效率。(3)磨抛碎肩易粘附在晶片周围，从而容易碰撞或划伤晶片表面，降低晶片表面质量。(4)即使经过多道有机试剂反复清洗，蜡有时仍有残留，难以去除，对材料的沾污会影响后道工艺的质量。
[0004]由于传统磨抛工艺存在的弊端，近年来大家开始将目光投向无蜡抛光技术。部分研究报道可利用水或者其他液体的表面张力将晶片吸附在带有卡槽的载物盘上，从而固定晶片，对晶片进行单面磨抛。此外，还有研究参考半导体硅加工工艺，设计制作磨抛行星轮，并通过上下砂轮或磨抛盘对晶片同时进行双面加工。但是，以上方法必须按照晶片标准尺寸进行开孔或者制作卡槽，从而固定晶片位置，因此只能用于具有标准尺寸的晶片，不适合不规则形状及厚度的晶片加工。此外，由于晶片周边的限位固定，在磨抛过程中，晶片会与周边的卡槽发生刚性碰撞，由于碲锌镉晶体是软脆性材料，具有易碎裂、易解理的特性，尤其是大尺寸的晶片加工，使用这类无蜡抛光的方法会使碎片率明显升高。
【发明内容】
[0005]基于当前碲锌镉材料磨抛技术中存在的相关问题，本发明提出了一种无蜡磨抛碲锌镉晶片的方法。首先设计制作磨抛夹具转接盘，将转接盘水平放置在磨抛夹具吸附平面上，再将晶片放置在转接盘的中央以覆盖转接盘上的所有真空导流小孔。然后，将研磨夹具与真空发生器相连接，晶片被吸附固定。晶片先经过3um氧化铝水溶液研磨去除30-50um，再使用英国Logitech公司生产的Chemlox抛光液化学机械抛光2-5min，清洗后得到高平整度的碲锌镉晶片。
[0006]本发明的目的是提供一种无蜡磨抛碲锌镉晶片的方法，从而获得优良表面磨抛质量、高平整度与洁净度的碲锌镉晶片。所述方法步骤具体如下:
[0007](1)上片:先将转接盘凹槽面朝下小孔面朝上放置在磨抛夹具的真空吸附面上，再将晶片待磨抛面朝上水平地摆放在转接盘上，轻轻移动晶片至转接盘中心位置，使晶片将转接盘上的小孔全部遮盖。将磨抛夹具与真空发生器相连接，真空通过转接盘的转换，凹槽与小孔处随即产生真空，晶片被吸附固定。
[0008](2)3um氧化铝研磨:颗粒度3um氧化铝粉与去离子水体积比1:10的比例配制氧化招颗粒悬浮研磨液，搅拌均勾待用。采用平板玻璃研磨盘，设定研磨盘转速为5-30rpm/min，研磨液滴速为3_5ml/min，研磨晶片，使用在线厚度测量规监测晶片去除厚度。待晶片研磨去除厚度达到30-50um时，暂停磨抛设备，切断磨抛夹具与真空发生器的连接，轻轻将载有晶片的转接盘取下。
[0009](3)清洗晶片:准备一个1500ml的敞口烧杯，内部灌入去离子水1000ml。将载有晶片的转接盘放入去离子水中，使用高纯长绒棉反复擦洗，去除表面的研磨废料。然后再采用流动去离子水，对晶片与转接盘进行冲洗，冲洗时间为2min以上，最后使用高纯氮气将晶片及转接盘上残留的去离子水吹干。
[0010](4)上片:先将转接盘凹槽面朝下小孔面朝上放置在磨抛夹具的真空吸附面上，再将晶片研磨后的面朝上水平地摆放在转接盘上，轻轻移动晶片至转接盘中心位置，使晶片将转接盘上的小孔全部遮盖。将磨抛夹具与真空发生器相连接，晶片被吸附固定。
[ΟΟ?? ] (5)016111101化学机械抛光:采用聚氨酯长绒抛光盘，设定抛光盘转速为30-70印111/min，采用英国Logitech公司生产的Chemlox抛光液，滴速为l-3ml/min，进行化学机械精抛。当抛光时间达到2_5min时，暂停磨抛设备，切断磨抛夹具与真空发生器的连接，轻轻将载有晶片的转接盘水平取下。
[0012](6)清洗晶片:在对精抛后的晶片进行清洗时，动作一定要迅速，以防止表面沾有抛光液的晶片接触空气氧化。准备一个1500ml的敞口烧杯，内部灌入去离子水1000ml。将载有晶片的转接盘迅速放入去离子水中，使用高纯长绒棉反复擦洗，去除表面的研磨废料及多余的抛光液。然后再采用流动去离子水，对晶片与转接盘进行冲洗，冲洗时间为2min以上，最后使用高纯氮气将晶片及转接盘上残留的去离子水吹干。
[0013]本发明具有以下的优点:
[0014](1)无需加热粘片与熔蜡取片，晶片厚度控制更为准确，平整度高。
[0015](2)适用于不同尺寸、形状、厚度的晶片，实用性高。
[0016](3)磨抛后易清洗，不会对晶片造成二次污染。
[0017](4)有利于减少裂纹与划伤，提高磨抛质量。
【附图说明】
[0018]图1是本发明使用方法的流程图。
[0019]图2是本专利磨抛夹具转接盘的设计图，(a)俯视图，(b)透视图，其中转接盘直径83mm，厚度为6_，十字型槽长63_，槽宽为6_，槽深为3_，小孔孔径为2_，间距为8_。
【具体实施方式】
[0020]下面通过具体实例对本发明做进一步阐述，但本发明提供的优选实施例，仅用来举例说明本发明，而不对本发明的范围作任何限制，任何熟悉此项技术的人员可以轻易实现的修改和变化均包括在本发明及所附权利要求的范围内。以下实例选用的磨抛设备为英国Logitech公司生产的PM5型号的研磨抛光机。
[0021]实施例1:
[0022]1上片:先将转接盘凹槽面朝下小孔面朝上放置在磨抛夹具的真空吸附面上，再将尺寸为3cm X 4cm的长方形晶片待磨抛面朝上水平地摆放在转接盘上，轻轻移动晶片至转接盘中心位置，使晶片将转接盘上的小孔全部遮盖。将磨抛夹具与真空发生器相连接，真空通过转接盘的转换，凹槽与小孔处随即产生真空，晶片被吸附固定。
[0023]23um氧化铝研磨:以3um氧化铝粉与去离子水体积比1:10的比例配制氧化铝颗粒悬浮研磨液，搅拌均勾待用。采用平板玻璃研磨盘，设定研磨盘转速为5 r p m /m i η，研磨液滴速为3ml/min，研磨晶片，使用在线厚度测量规监测晶片去除厚度。待晶片研磨去除厚度达到30um时，暂停磨抛设备，切断磨抛夹具与真空发生器的连接，轻轻将载有晶片的转接盘取下。
[0024]3清洗晶片:准备一个1500ml的敞口烧杯，内部灌入去离子水1000ml。将载有晶片的转接盘放入去离子水中，使用高纯长绒棉反复擦洗，去除表面的研磨废料。然后再采用流动去离子水，对晶片与转接盘进行冲洗，冲洗时间为2.5min，最后使用高纯氮气将晶片及转接盘上残留的去离子水吹干。
[0025]4上片:先将转接盘凹槽面朝下小孔面朝上放置在磨抛夹具的真空吸附面上，再将晶片研磨后的面朝上水平地摆放在转接盘上，轻轻移动晶片至转接盘中心位置，使晶片将转接盘上的小孔全部遮盖。将磨抛夹具与真空发生器相连接，晶片被吸附固定。
[0026]5 Chemlox化学机械抛光:采用聚氨酯长绒抛光盘，设定抛光盘转速为30rpm/min，采用英国Logitech公司生产的Chemlox抛光液，滴速为lml/min，进行化学机械精抛。当抛光时间达到2min时，暂停磨抛设备，切断磨抛夹具与真空发生器的连接，轻轻将载有晶片的转接盘水平取下。<