一种用于锑化镓单晶片的抛光方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于锑化镓单晶片的抛光方法。粗抛光采用氧化铈抛光垫，抛光液中含有粒径为W1的氧化铝磨料，压力100~200 g/cm2，转速10~40 转/分钟，流量10?50 mL/min；中抛光采用黑色聚氨酯抛光垫，抛光液中含有粒径为60?100 nm的二氧化硅纳米磨料和氧化剂次氯酸钠，压力80?150 g/cm2，转速60?100转/分钟，流量10?30 mL/min；精抛光采用黑色合成革抛光布，抛光液为无磨料抛光液，压力30?100 g/cm2，转速20?60转/分钟，流量5?10 mL/min。抛光工艺简单、易于操作，锑化镓单晶片表面损伤小，易于清洗，表面粗糙度小于0.3 nm。
【专利说明】
一种用于锑化镓单晶片的抛光方法
技术领域
[0001]本发明涉及半导体材料的加工，特别是涉及一种用于锑化镓单晶片的抛光方法。
【背景技术】
[0002]GaSb是一种多用途的II1-V型半导体材料，GaSb与其他半导体材料的异质结在近红外激光器、发光二极管、大气污染探测器、热-光电设备以及波长范围2-5及8_14μπι的光电探测器上表现出了良好的应用前景。此外，GaSb的晶格常数使它非常适于作为AlGaIn、AsSb等三元或四元II1-V型半导体以及其他超晶格结构的外延生长表面。
[0003]锑化镓的应用依赖于其抛光技术的发展，由于锑化镓的化学性质非常活泼，表面极易氧化，锑化镓的化学作用是相当难控制的；同时锑化镓材料脆性大，易产生划痕，难以加工出高质量的抛光片。只有采用特有的抛光工艺和抛光液才能获得低表面缺陷、低亚表面损伤层的锑化镓衬底表面。
【发明内容】
[0004]鉴于现有技术存在的问题，本发明提出了一种用于锑化镓单晶片的抛光方法，应用该方法加工后，锑化镓单晶片衬底表面损伤小、无划痕和腐蚀坑的缺陷，表面粗糙度低，可达到粗糙度值Ra小于0.3 nm。
[0005]为了达到上述目的，本发明采取的技术方案是:一种用于锑化镓单晶片的抛光方法，其特征在于，锑化镓单晶片的抛光分三步完成，分别是粗抛光、中抛光和精抛光，其步骤如下:
第一步粗抛光:粗抛光采用氧化铈抛光垫，抛光液中含有粒径为Wl的氧化铝磨料，抛光压力为100?200 g/cm2，转速10?40转/分钟，抛光液流量为10-50 mL/min；
第二步中抛光:中抛光采用黑色聚氨酯抛光垫，抛光液中含有粒径为60-100 nm的二氧化硅纳米磨料和氧化剂次氯酸钠，抛光压力为80-150 g/cm2，转速为60-100转/分钟，抛光液流量为10-30 mL/min；
第三步精抛光:精抛光采用黑色合成革抛光布，抛光液为无磨料抛光液，抛光压力为30-100 g/cm2，转速为20-60转/分钟，抛光液流量为5-10 mL/min。
[0006]本发明所述的粗抛光使用的抛光液按重量百分比由以下组分组成:Wl氧化铝磨料10-30%;助磨剂5~ 10%;分散剂I?1 %;其余为去离子水。
[0007]本发明所述的中抛光使用的抛光液按重量百分比由以下组分组成:二氧化硅纳米磨料10~30%;磷酸0.01-0.2%;次氯酸钠I?10%;其余为去离子水。
[0008]本发明所述的精抛光使用的抛光液按重量百分比由以下组分组成:双氧水0.1?10%; PH值调节剂0.01?5%;其余为去离子水。
[0009]本发明的有益效果是:提供了一种针对锑化镓单晶片的抛光方法和抛光液，采用三步抛光步骤，分别是粗抛、中抛和精抛，每一步均采用专用抛光液。抛光工艺简单、易于操作，使用该方法加工的锑化镓单晶片表面损伤小，易于清洗，表面粗糙度小于0.3 nm。
【具体实施方式】
[0010]以下结合实施例对本发明做进一步说明。
[0011]锑化镓单晶片的加工流程包括研磨、抛光、钝化和清洗，本发明主要针对其中的抛光步骤。首先去除锑化镓切割片表面的刀痕，将其研磨至均匀的厚度;随后将研磨好的锑化镓单晶片清洗干净，用石英蜡将锑化镓单晶片(Φ 50 mm)均匀的粘贴在陶瓷载盘上并压实，用酒精擦除陶瓷载盘及晶片表面多余的蜡，清洗干净。
[0012]实施例:
第一步粗抛光:粗抛光采用氧化铈抛光垫，抛光液中含有粒径为Wl的氧化铝磨料，抛光压力为160 g/cm2，转速30转/分钟，抛光液流量为30 mL/min。粗抛光使用的抛光液按重量百分比由以下组分混合制成:Wl氧化铝磨料25%;助磨剂6.5%;分散剂4.5%;去离子水为64%。
[0013]第二步中抛光:中抛光采用黑色聚氨酯抛光垫，抛光液中含有粒径为75nm的二氧化硅纳米磨料和氧化剂次氯酸钠，抛光压力为120 g/cm2，转速为85转/分钟，抛光液流量为20 mL/min。中抛光使用的抛光液按重量百分比由以下组分混合制成:粒径为75 nm的二氧化硅纳米磨料20%；磷酸0.03%；次氯酸钠3%；去离子水为76.97% ；pH值控制在6。
[0014]第三步精抛光:精抛光采用黑色合成革抛光布，抛光液为无磨料抛光液，抛光压力为70 g/cm2，转速为45转/分钟，抛光液流量为7.5 mL/min。精抛光使用的抛光液按重量百分比由以下组分混合制成:双氧水8% ； pH值调节剂3.2% ；去离子水为88.8% ； pH值控制在4。
[0015]化学机械抛光之后，将陶瓷盘取下，迅速使用去离子水对陶瓷盘进行喷淋，然后进行后续的钝化和清洗工序。
[0016]本发明的作用原理:由于GaSb的活性大，锑的氧化物具有钝化作用且难溶，因此腐蚀液与GaSb的化学作用比较困难。另外，由于锑化镓材料脆性较大，表面极易氧化和损伤，要得到这种材料高质量抛光表面是非常困难的。本发明提出了一种用于锑化镓单晶片的抛光方法，分为粗抛光、中抛光和精抛光三部分。粗抛光米用硬度较大的氧化招磨料，依靠较强的机械作用，将GaSb晶片快速去除到目标厚度；中抛光的作用是去除粗抛光工序中的损伤层，采用含有氧化剂次氯酸钠和纳米二氧化硅的抛光液，次氯酸钠与GaSb晶片表面发生化学反应，生成锑的氧化物和镓的氧化物，然后依靠纳米二氧化硅的机械作用去除，此过程抛光之后GaSb晶片表面无划痕;最后一步的精抛光，采用硬度较小的抛光布和无磨料抛光液，对中抛光后的晶片进行抛光，此过程中晶片表面的去除量很小，仅仅起到精修作用，在精抛光之后晶片表面既无划痕又无腐蚀坑等缺陷。
【主权项】
1.一种用于锑化镓单晶片的抛光方法，其特征在于，锑化镓单晶片的抛光分三步完成，分别是粗抛光、中抛光和精抛光，其步骤如下: 第一步粗抛光:粗抛光采用氧化铈抛光垫，抛光液中含有粒径为Wl的氧化铝磨料，抛光压力为100?200 g/cm2，转速10?40转/分钟，抛光液流量为10-50 mL/min； 第二步中抛光:中抛光采用黑色聚氨酯抛光垫，抛光液中含有粒径为60-100 nm的二氧化硅纳米磨料和氧化剂次氯酸钠，抛光压力为80-150 g/cm2，转速为60-100转/分钟，抛光液流量为10-30 mL/min； 第三步精抛光:精抛光采用黑色合成革抛光布，抛光液为无磨料抛光液，抛光压力为30-100 g/cm2，转速为20-60转/分钟，抛光液流量为5-10 mL/min。2.根据权利要求1所述的一种用于锑化镓单晶片的抛光方法，其特征在于，粗抛光使用的抛光液按重量百分比由以下组分组成:Wl氧化铝磨料10-30%;助磨剂5?10%;分散剂卜10%;其余为去离子水。3.根据权利要求1所述的一种用于锑化镓单晶片的抛光方法，其特征在于，中抛光使用的抛光液按重量百分比由以下组分组成:二氧化硅纳米磨料10?30%;磷酸0.01-0.2%;次氯酸钠卜10%;其余为去离子水。4.根据权利要求1所述的一种用于锑化镓单晶片的抛光方法，其特征在于，精抛光使用的抛光液按重量百分比由以下组分组成:双氧水0.1-10 %; PH值调节剂0.01?5%;其余为去离子水。
【文档编号】B24B37/04GK106064326SQ201610615129
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年8月1日
【发明人】高飞, 李晖, 徐世海, 张颖武, 练小正, 张弛, 王磊, 徐永宽, 程红娟
【申请人】中国电子科技集团公司第四十六研究所