[发明专利]一种对超薄厚度GaAs晶片进行镜面抛光减薄的方法

说明书

技术领域

本发明涉及砷化镓(GaAs)加工技术领域，尤其涉及一种对厚度范围为400μm至600μm的超薄厚度GaAs晶片进行镜面抛光减薄的方法。

背景技术

砷化镓(GaAs)是III-V族化合物半导体中最重要、用途最广泛的材料之一，它的禁带宽度大，电子迁移率高，介电常数小，能引入深能级杂质，电子有效质量小，能带结构特殊，具有双能谷导带，可以制备发光器件、半导体激光器、微波体效应器件、太阳能电池和高速集成电路等，广泛用于雷达、电子计算机、人造卫星、宇宙飞船等尖端技术中。

相比电子产业的中流砥柱Si材料，GaAs拥有比Si更优异的电子特性，如高的饱和电子速率及高的电子移动率，使得GaAs电路可以在250GHz频率工作。如果等效的GaAs和Si元件同时都操作在高频时，GaAs会拥有更少的噪声。也因为GaAs有较高的崩溃电压，所以GaAs比同样的Si元件更适合操作在高功率的场合。GaAs的的另一个优点：它是直接能隙的材料，所以可以用来发光，他的发光效率比锗等材料更高，不仅可以用来制作发光二极管，光探测器，还可以用来制作半导体激光器。

在GaAs集成电路的可靠性实验当中，大多数样品均出现一段时间内器件热阻随时间减小的现象。这是由于较高的试验温度使芯片与管壳之间的接触应力有所改善。对于功率场效应晶体管(FET)，热阻是一个重要的参数，当器件处于同一功耗和外部环境时，热阻小，就可以减小沟道温度，提高器件正常使用状态的可靠性。通过GaAs晶片厚度减薄、刻蚀贯穿GaAs晶片的通孔、电镀晶片背面散热用大面积金属薄膜等工艺，可以减小GaAs器件热阻，从而有效地提高功率器件与电路的可靠性。

在GaAs晶片背面加工工艺的制造中，减薄和抛光是最关键的半导体工艺。但是由于GaAs的硬度很低，只有摩氏硬度4.5，和硅工艺比较来说，脆弱的物理机械性能使得其后道工艺加工难度很大。特别在减薄工艺中，由于设备运行施放的附加重量和进给压强的影响，极易在减薄过程中造成GaAs晶片的碎裂，从而很难制作厚度低于100μm的GaAs晶片。无法有效精确控制晶片厚度和表面粗糙度会造成刻蚀通孔尺寸变形，背面散热金属脱落的严重后果。过于快速而暴力的加工过程造成的横向剪切力也会使器件的电学性能发生退化。因此，需要开发专用于GaAs的减薄工艺和抛光工艺。

另外，在GaAs正面加工工艺已经趋于成熟的同时，背面加工工艺依然不够完善，有很多工艺问题勘待解决。本发明创新的提供了一种集高速减薄和镜面抛光为一体的新型工艺，实现了GaAs衬底的超薄厚度加工工艺技术，将GaAs晶片的背面加工工艺提升到了一个新的水平。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种对超薄厚度GaAs晶片进行镜面抛光减薄的方法，以解决GaAs晶片背面工艺制作中减薄的工艺难题，有效的解决对厚度精确控制，表面加工精度的控制，加工过程的量化步骤控制，达到了简化操作步骤，提高减薄表面效果，实现超薄厚度的加工目的。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种对超薄厚度GaAs晶片进行镜面抛光减薄的方法，包括：在GaAs晶片正面涂覆光刻胶，在该光刻胶上喷涂第一粘附剂；在蓝宝石载物片表面喷涂第二粘附剂，使用该第二粘附剂与该第一粘附剂将该蓝宝石载物片表面与该GaAs晶片正面黏合；将黏合有GaAs晶片的该蓝宝石载物片安装在减薄夹具上；采用贴覆单晶金刚石研磨布的不锈钢磨盘和研磨浆液对该GaAs晶片背面进行初步减薄抛光；从减薄夹具上取下该黏合有GaAs晶片的蓝宝石载物片，测量减薄后该GaAs晶片的厚度，当厚度小于100μm时停止减薄抛光，并对该黏合有GaAs晶片的蓝宝石载物片进行清洗；将该黏合有GaAs晶片的蓝宝石载物片再次装入夹具进行精密抛光；监控减薄后该GaAs晶片的厚度，当该GaAs晶片的厚度≤30μm，停止抛光，并对该黏合有GaAs晶片的蓝宝石载物片进行清洗。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的对超薄厚度GaAs晶片进行镜面抛光减薄的方法，与以往的GaAs晶片减薄方法不同，在一开始就使用了抛光工艺，减薄过程中起作用的磨削颗粒一开始就达到纳米级，从而避免了引入大尺寸的划伤。