一种用于锑化镓单晶片的抛光方法技术

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
GaSb是一种多用途的III-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8-14μm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III-V型半导体以及其他超晶格结构的外延生长表面。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。
技术实现思路
鉴于现有技术存在的问题，本专利技术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。为了达到上述目的，本专利技术采取的技术方案是：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W1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。本专利技术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：W1氧化铝磨料10-30%；助磨剂5~10%；分散剂1~10 %；其余为去离子水。本专利技术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1~10%；其余为去离子水。本专利技术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。本专利技术的有益效果是：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。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术做进一步说明。 锑化镓单晶片的加工流程包括研磨、抛光、钝化和清洗，本专利技术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（φ50 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。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W1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：W1氧化铝磨料25%；助磨剂6.5%；分散剂4.5%；去离子水为64%。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75 nm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。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。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。本专利技术的作用原理：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。本专利技术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。粗抛光采用硬度较大的氧化铝磨料，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。本文档来自技高网...

【技术保护点】
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W1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。

【技术特征摘要】
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W1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...

【专利技术属性】
技术研发人员：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(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十六研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12