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蓝宝石基板研磨加工方法
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发布者:admin 发布时间:2018-5-11 阅读:381次 【字体:

    首先对于蓝宝石基板来说,它在成为一片合格的衬底之前大约经历了从切割、粗磨、精磨、以及抛光几道工序。以2英寸蓝宝石为例:
  1.切割:切割是从蓝宝石晶棒通过线切割机切割成厚度在500um左右的**。在这项制程中,金刚石线锯是最主要的耗材,目前主要来自日本、韩国与台湾地区。
  2.粗抛:切割之后的蓝宝石表面非常粗糙,需要进行粗抛以修复较深的刮伤,改善整体的平坦度。这一步主要采用50~80um的B4C加Coolant进行研磨,研磨之后表面粗糙度Ra大约在1um左右。
  3.精抛:接下来是较精细的加工,因为直接关系到最后成品的良率与品质。目前标准化的2英寸蓝宝石基板的厚度为430um,因此精抛的总去除量约在30um左右。考虑到移除率与最后的表面粗糙度Ra,这一步主要以多晶钻石液配合树脂锡盘以Lapping的方式进行加工。
  大多数蓝宝石基板厂家为了追求稳定性,多采用日本的研磨机台以及原厂的多晶钻石液。但是随着成本压力的升高以及国内耗材水准的提升,目前国内的耗材产品已经可以替代原厂产品,并且显著降低成本。
  说到多晶钻石液不妨多说两句,对于多晶钻石液的微粉部分,一般要求颗粒度要集中,形貌要规整,这样可以提供持久的切削力且表面刮伤比较均匀。国 内可以生产多晶钻石微粉的厂家有北京国瑞升和四川久远,而国瑞升同时可以自己生产钻石液,因此在品质与成本上具有较大优势。美国的 DiamondInnovation最近推出了“类多晶钻石”,实际是对普通单晶钻石的一种改良,虽然比较坚固的结构能提供较高的切削力,但是同时也更容 易造成较深的刮伤。
  4.抛光:多晶钻石虽然造成的刮伤明显小于单晶钻石,但是仍然会在蓝宝石表面留下明显的刮伤,因此还会经过 一道CMP抛光,去除所有的刮伤,留下完美的表面。CMP工艺原本是针对矽基板进行平坦化加工的一种工艺,现在对蓝宝石基板同样适用。经过CMP抛光工艺 的蓝宝石基板在经过层层检测,达到合格准的产品就可以交给外延厂进行磊晶了。
芯片的背部减薄制程
  磊晶之后的蓝宝石基板就成为了外延片,外延片在经过蚀刻、蒸镀、电极制作、保护层制作等 一系列复杂的半导体制程之后,还需要切割成一粒粒的芯片,根据芯片的大小,一片2英寸的外延片可以切割成为数千至上万个CHIP。前文讲到此时外延片的厚 度在430um附近,由于蓝宝石的硬度以及脆性,普通切割工艺难以对其进行加工。目前普遍的工艺是将外延片从430um减薄至100um附近,然后再使用 镭射进行切割。
  1.Grinding制程:
  对外延片以Lapping的方式虽然加工品质较好,但是移除率太低,最高也只能达到3um/min左右,如果全程使用Lapping的话,仅此 加工就需耗时约2h,时间成本过高。目前的解决方式是在Lapping之前加入Grinding的制程,通过钻石砂轮与减薄机的配合来达到快速减薄的目 的。
  2.Lapping制程
  减薄之后再使用6um左右的多晶钻石液配合树脂铜盘,既能达到较高的移除率,又能修复Grinding制程留下的较深刮伤。一般来说切割过程中发生裂片都是由于Grinding制程中较深的刮伤没有去除,因此此时对钻石液的要求也比较高。
  除了裂片之外,有些芯片厂家为了增加芯片的亮度,在Lapping的制程之后还会在外延片背面镀铜,此时对Lapping之后的表面提出了更高 的要求。虽然有些刮伤不会引起裂片,但是会影响背镀的效果。此时可以采用3um多晶钻石液或者更小的细微性来进行Lapping制程,以达到更好的表面品质。

 

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