一種無蠟磨拋碲鋅鎘晶片的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導體材料磨拋加工技術(shù)，具體指一種無蠟磨拋碲鋅鎘晶片的方法。本發(fā)明適用于樣品夾具為真空吸附型的磨拋設(shè)備，適用晶片尺寸在2cm X 2cm以上，適用晶片厚度在100um-5000um之間。
【背景技術(shù)】
[0002]碲鋅鎘(CdZnTe，CZT)材料可以通過調(diào)節(jié)鋅組分范圍，和碲鎘汞的晶格常數(shù)進行絕佳的匹配，因此它是碲鎘汞紅外焦平面探測器的首選襯底。此外，碲鋅鎘還可用于制備X和γ射線探測器，在航天遙感技術(shù)、安檢技術(shù)、醫(yī)療診斷技術(shù)和武器裝備等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。然而，除了材料生長過程中產(chǎn)生的晶體缺陷，碲鋅鎘材料在加工過程中造成的二次損傷或者沾污等質(zhì)量缺陷也會嚴重降低外延材料的質(zhì)量，影響探測器的均勻性和盲元率，降低器件性能甚至導致器件失效。因此，獲得優(yōu)良表面磨拋質(zhì)量、高平整度與潔凈度的碲鋅鎘材料具有十分重要的意義。
[0003]傳統(tǒng)碲鋅鎘晶片的磨拋方法采用粘蠟磨拋的方式，先在玻璃載物盤上將粘結(jié)蠟在一定溫度下熔化，在熔化的蠟液上放置晶片，待蠟液冷卻凝固后，晶片被固定在玻璃載物盤上，然后進行研磨、拋光等工藝。待磨拋完成后再次加熱載有晶片的玻璃載物盤，使蠟熔化后將樣品取下，再進行多道有機試劑清洗去除粘附在晶片上的蠟。傳統(tǒng)方法存在以下缺點:
(1)粘貼蠟層的厚度不均勻，加工后材料的平整度不佳。(2)加熱粘片與熔蠟取片工藝比較費時，降低工藝效率。(3)磨拋碎肩易粘附在晶片周圍，從而容易碰撞或劃傷晶片表面，降低晶片表面質(zhì)量。(4)即使經(jīng)過多道有機試劑反復清洗，蠟有時仍有殘留，難以去除，對材料的沾污會影響后道工藝的質(zhì)量。
[0004]由于傳統(tǒng)磨拋工藝存在的弊端，近年來大家開始將目光投向無蠟拋光技術(shù)。部分研究報道可利用水或者其他液體的表面張力將晶片吸附在帶有卡槽的載物盤上，從而固定晶片，對晶片進行單面磨拋。此外，還有研究參考半導體硅加工工藝，設(shè)計制作磨拋行星輪，并通過上下砂輪或磨拋盤對晶片同時進行雙面加工。但是，以上方法必須按照晶片標準尺寸進行開孔或者制作卡槽，從而固定晶片位置，因此只能用于具有標準尺寸的晶片，不適合不規(guī)則形狀及厚度的晶片加工。此外，由于晶片周邊的限位固定，在磨拋過程中，晶片會與周邊的卡槽發(fā)生剛性碰撞，由于碲鋅鎘晶體是軟脆性材料，具有易碎裂、易解理的特性，尤其是大尺寸的晶片加工，使用這類無蠟拋光的方法會使碎片率明顯升高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于當前碲鋅鎘材料磨拋技術(shù)中存在的相關(guān)問題，本發(fā)明提出了一種無蠟磨拋碲鋅鎘晶片的方法。首先設(shè)計制作磨拋夾具轉(zhuǎn)接盤，將轉(zhuǎn)接盤水平放置在磨拋夾具吸附平面上，再將晶片放置在轉(zhuǎn)接盤的中央以覆蓋轉(zhuǎn)接盤上的所有真空導流小孔。然后，將研磨夾具與真空發(fā)生器相連接，晶片被吸附固定。晶片先經(jīng)過3um氧化鋁水溶液研磨去除30-50um，再使用英國Logitech公司生產(chǎn)的Chemlox拋光液化學機械拋光2-5min，清洗后得到高平整度的碲鋅鎘晶片。
[0006]本發(fā)明的目的是提供一種無蠟磨拋碲鋅鎘晶片的方法，從而獲得優(yōu)良表面磨拋質(zhì)量、高平整度與潔凈度的碲鋅鎘晶片。所述方法步驟具體如下:
[0007](1)上片:先將轉(zhuǎn)接盤凹槽面朝下小孔面朝上放置在磨拋夾具的真空吸附面上，再將晶片待磨拋面朝上水平地擺放在轉(zhuǎn)接盤上，輕輕移動晶片至轉(zhuǎn)接盤中心位置，使晶片將轉(zhuǎn)接盤上的小孔全部遮蓋。將磨拋夾具與真空發(fā)生器相連接，真空通過轉(zhuǎn)接盤的轉(zhuǎn)換，凹槽與小孔處隨即產(chǎn)生真空，晶片被吸附固定。
[0008](2)3um氧化鋁研磨:顆粒度3um氧化鋁粉與去離子水體積比1:10的比例配制氧化招顆粒懸浮研磨液，攪拌均勾待用。采用平板玻璃研磨盤，設(shè)定研磨盤轉(zhuǎn)速為5-30rpm/min，研磨液滴速為3_5ml/min，研磨晶片，使用在線厚度測量規(guī)監(jiān)測晶片去除厚度。待晶片研磨去除厚度達到30-50um時，暫停磨拋設(shè)備，切斷磨拋夾具與真空發(fā)生器的連接，輕輕將載有晶片的轉(zhuǎn)接盤取下。
[0009](3)清洗晶片:準備一個1500ml的敞口燒杯，內(nèi)部灌入去離子水1000ml。將載有晶片的轉(zhuǎn)接盤放入去離子水中，使用高純長絨棉反復擦洗，去除表面的研磨廢料。然后再采用流動去離子水，對晶片與轉(zhuǎn)接盤進行沖洗，沖洗時間為2min以上，最后使用高純氮氣將晶片及轉(zhuǎn)接盤上殘留的去離子水吹干。
[0010](4)上片:先將轉(zhuǎn)接盤凹槽面朝下小孔面朝上放置在磨拋夾具的真空吸附面上，再將晶片研磨后的面朝上水平地擺放在轉(zhuǎn)接盤上，輕輕移動晶片至轉(zhuǎn)接盤中心位置，使晶片將轉(zhuǎn)接盤上的小孔全部遮蓋。將磨拋夾具與真空發(fā)生器相連接，晶片被吸附固定。
[ΟΟ?? ] (5)016111101化學機械拋光:采用聚氨酯長絨拋光盤，設(shè)定拋光盤轉(zhuǎn)速為30-70印111/min，采用英國Logitech公司生產(chǎn)的Chemlox拋光液，滴速為l-3ml/min，進行化學機械精拋。當拋光時間達到2_5min時，暫停磨拋設(shè)備，切斷磨拋夾具與真空發(fā)生器的連接，輕輕將載有晶片的轉(zhuǎn)接盤水平取下。
[0012](6)清洗晶片:在對精拋后的晶片進行清洗時，動作一定要迅速，以防止表面沾有拋光液的晶片接觸空氣氧化。準備一個1500ml的敞口燒杯，內(nèi)部灌入去離子水1000ml。將載有晶片的轉(zhuǎn)接盤迅速放入去離子水中，使用高純長絨棉反復擦洗，去除表面的研磨廢料及多余的拋光液。然后再采用流動去離子水，對晶片與轉(zhuǎn)接盤進行沖洗，沖洗時間為2min以上，最后使用高純氮氣將晶片及轉(zhuǎn)接盤上殘留的去離子水吹干。
[0013]本發(fā)明具有以下的優(yōu)點:
[0014](1)無需加熱粘片與熔蠟取片，晶片厚度控制更為準確，平整度高。
[0015](2)適用于不同尺寸、形狀、厚度的晶片，實用性高。
[0016](3)磨拋后易清洗，不會對晶片造成二次污染。
[0017](4)有利于減少裂紋與劃傷，提高磨拋質(zhì)量。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明使用方法的流程圖。
[0019]圖2是本專利磨拋夾具轉(zhuǎn)接盤的設(shè)計圖，(a)俯視圖，(b)透視圖，其中轉(zhuǎn)接盤直徑83mm，厚度為6_，十字型槽長63_，槽寬為6_，槽深為3_，小孔孔徑為2_，間距為8_。
【具體實施方式】
[0020]下面通過具體實例對本發(fā)明做進一步闡述，但本發(fā)明提供的優(yōu)選實施例，僅用來舉例說明本發(fā)明，而不對本發(fā)明的范圍作任何限制，任何熟悉此項技術(shù)的人員可以輕易實現(xiàn)的修改和變化均包括在本發(fā)明及所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。以下實例選用的磨拋設(shè)備為英國Logitech公司生產(chǎn)的PM5型號的研磨拋光機。
[0021]實施例1:
[0022]1上片:先將轉(zhuǎn)接盤凹槽面朝下小孔面朝上放置在磨拋夾具的真空吸附面上，再將尺寸為3cm X 4cm的長方形晶片待磨拋面朝上水平地擺放在轉(zhuǎn)接盤上，輕輕移動晶片至轉(zhuǎn)接盤中心位置，使晶片將轉(zhuǎn)接盤上的小孔全部遮蓋。將磨拋夾具與真空發(fā)生器相連接，真空通過轉(zhuǎn)接盤的轉(zhuǎn)換，凹槽與小孔處隨即產(chǎn)生真空，晶片被吸附固定。
[0023]23um氧化鋁研磨:以3um氧化鋁粉與去離子水體積比1:10的比例配制氧化鋁顆粒懸浮研磨液，攪拌均勾待用。采用平板玻璃研磨盤，設(shè)定研磨盤轉(zhuǎn)速為5 r p m /m i η，研磨液滴速為3ml/min，研磨晶片，使用在線厚度測量規(guī)監(jiān)測晶片去除厚度。待晶片研磨去除厚度達到30um時，暫停磨拋設(shè)備，切斷磨拋夾具與真空發(fā)生器的連接，輕輕將載有晶片的轉(zhuǎn)接盤取下。
[0024]3清洗晶片:準備一個1500ml的敞口燒杯，內(nèi)部灌入去離子水1000ml。將載有晶片的轉(zhuǎn)接盤放入去離子水中，使用高純長絨棉反復擦洗，去除表面的研磨廢料。然后再采用流動去離子水，對晶片與轉(zhuǎn)接盤進行沖洗，沖洗時間為2.5min，最后使用高純氮氣將晶片及轉(zhuǎn)接盤上殘留的去離子水吹干。
[0025]4上片:先將轉(zhuǎn)接盤凹槽面朝下小孔面朝上放置在磨拋夾具的真空吸附面上，再將晶片研磨后的面朝上水平地擺放在轉(zhuǎn)接盤上，輕輕移動晶片至轉(zhuǎn)接盤中心位置，使晶片將轉(zhuǎn)接盤上的小孔全部遮蓋。將磨拋夾具與真空發(fā)生器相連接，晶片被吸附固定。
[0026]5 Chemlox化學機械拋光:采用聚氨酯長絨拋光盤，設(shè)定拋光盤轉(zhuǎn)速為30rpm/min，采用英國Logitech公司生產(chǎn)的Chemlox拋光液，滴速為lml/min，進行化學機械精拋。當拋光時間達到2min時，暫停磨拋設(shè)備，切斷磨拋夾具與真空發(fā)生器的連接，輕輕將載有晶片的轉(zhuǎn)接盤水平取下。<