大尺寸藍寶石襯底片表面的濕法處理方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于藍寶石加工技術領域，更具體地說，涉及一種大尺寸藍寶石襯底片表面的濕法處理方法。
【背景技術】
[0002]藍寶石是一種氧化鋁的單晶，又稱為剛玉，由于具有優良的機械、光學、化學以及抗輻射性能，因此近年來受到工業界廣泛的應用。由于藍寶石具有非常高的硬度和耐磨性能，因此也常作為精密機械的軸承材料。又因具有的良好之抗輻射性能，也使得藍寶石常被應用于航空航天的機具或暴露于輻射環境中的光學元件材料。此外，目前在制作藍白光LED時所使用的基板材料，也是以藍寶石為主。此外，藍寶石還將廣泛應用于智能手機顯示屏、Home健及攝像頭保護蓋等領域。
[0003]由于藍寶石材料的硬度大、熔點高、化學活潑性差，因而加工難度大，尤其是大尺度的晶片，如4英寸和6英寸的藍寶石材料，用目前傳統的藍寶石加工工藝制作出的藍寶石襯底片強度遠遠低于藍寶石材質的理論強度，且破裂及塌邊比例較高，約占總數的6%左右，研磨及拋光后，藍寶石襯底片表面微劃痕較多，有20%左右的襯底片表面因未能完全去除加工損傷層，需要重新研磨拋光。
【發明內容】
[0004]針對現有技術中存在的上述問題，本發明的目的在于提供一種大尺寸藍寶石襯底片表面的濕法處理方法，其可有效提高藍寶石襯底片的表面性能。
[0005]為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下:
一種大尺寸藍寶石襯底片表面的濕法處理方法，包括以下步驟:1)晶體切割，選擇合適的晶棒，切割制成若干藍寶石毛坯；2)雙面粗磨；3)研磨，將所述藍寶石毛坯制成藍寶石晶片；4)濕法蝕刻去損傷；5)化學機械拋光；6)兆聲波清洗；7)成品，所述步驟5為將所述藍寶石晶片放入耐熱、耐酸的恒溫容器中，加入2300C的蝕刻液，浸泡15min，所述蝕刻液的組分及百分含量為硫酸46%、磷酸14%、氯化鈉5%、余量為純水。
[0006]相比于現有技術，本發明大尺寸藍寶石襯底片表面的濕法處理方法的有益效果為:
通過改良濕法化學蝕刻的工藝條件和采用合理配比的蝕刻液，可有效去除研磨拋光后出現的表面刮傷，獲得晶格完整的襯底片表面，安全性高、生產可控性好，制備的產品的品質優良，均勾性好、良率尚。
【附圖說明】
[0007]圖1為本發明大尺寸藍寶石襯底片表面的濕法處理方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0008]下面結合具體實施例對本發明進一步進行描述。
[0009]如圖1所示，一種大尺寸藍寶石襯底片表面的濕法處理方法，包括以下步驟:
1)晶體切割，具體步驟包括:提供多線切割機、切割線和切割液，將切割線繞于切割機的導輪上，將切割液置于切割線上方切割機的液槽內，選用合適晶棒，切去晶頸，將晶棒固定于旋轉裝夾裝置上，利用上下移動的多線切割機，多線切割機采用0.8-1.5mm槽距的導輪、直徑為250um的金剛石線、0.2mm/min的臺速和500m/min的線速，對晶棒進行切片，得到若干尺寸為4-6英寸的藍寶石毛坯；切割液的組分及百分含量為聚乙二醇34%、丙三醇嵌段聚醚15%、油酸三乙醇胺14%、甲基苯并三氮唑7%、聚硅氧烷消泡劑0.1%、余量為水；
2)雙面粗磨，具體步驟為:采用雙面粗磨機，用碳化硼研磨液對藍寶石毛坯進行粗磨；
3)倒角，倒角工序包括:將經過步驟2處理的藍寶石毛坯置于CNC機臺夾具上，選取800-1000目、45°金剛石倒角磨頭，設定轉速為700r/min，進給量為0.02-0.05mm/min,倒角量為0.1mm，倒角時間為7分鐘，制成藍寶石襯底片半成品；
4)研磨，將經過步驟3處理后的藍寶石襯底片半成品按順序擺放入研磨游星輪，使用的研磨液的成分包括:粒徑為50um的金剛石粉末0.05%-15% (重量比)、聚乙稀醇
0.005%-15% (重量比)、脂肪酸甘油酯0.005%-12% (重量比)、聚乙二醇0.05%-60% (重量比)、三乙醇胺0.0005%-5% (重量比)、余量為丁酸甲酯，研磨盤為16B鑄鐵盤，研磨轉速控制在900?1100轉/分，研磨時間15?20分鐘，去除量70?lOOum，制成藍寶石晶片；
5)濕法蝕刻去損傷，為了完全消除藍寶石晶片在研磨工序中產生的加工損傷層，獲得晶格完整的襯底片表面，將步驟4中的藍寶石晶片放入耐熱、耐酸的恒溫容器中，加入230°C的蝕刻液，浸泡15min，蝕刻液的組分及百分含量為硫酸46%、磷酸14%、氯化鈉5%、余量為純水；
6)超聲波清洗，將經過步驟5處理后的藍寶石晶片放入超聲波清洗槽進行清洗；
7)化學機械拋光(CMP)，包括:Ca)前處理，將雙面拋光機的陶瓷拋光盤置于烘箱加熱至200°C再恒溫一段時間后取出，取拋光蠟均勻分區域涂抹于拋光盤上，以便拋光時藍寶石晶片受力均勻，后將超聲波清洗后的藍寶石晶片分別置于拋光蠟上輕揉至晶片與拋光蠟間沒有氣泡，然后取一質量均勻的重物置于拋光盤上，待拋光盤冷卻至室溫后，將重物移走，并用棉球粘取酒精將晶片周圍多余的拋光蠟擦除干凈；(b)拋光處理，用粒度為40nm、PH值為11.7且混有FA/0螯合劑的二氧化硅拋光液，拋光盤的壓力為0.12MP，拋光盤的轉速為70r/min，二氧化娃拋光液流量為15ml/min，制成藍寶石襯底片成品；在40°(^的溫度下拋光2小時，二氧化硅拋光液中各組分及含量為:固含量為50wt%的硅溶膠36wt%、氧化鋁24wt%、醇胺3.5wt%、FA/0螯合劑0.17wt%、余量為去離子水；堿的存在對拋光效果也有不少的影響，所以在選擇拋光液中堿時，要從它的PH值穩定性、毒性等幾個因素綜合考慮，通常用氫氧化鈉和氨水，氫氧化鉀中的堿金屬離子會在拋光過程中進入晶片中，容易導致后續生長的氮化鎵薄膜的發光性能降低，引起LED器件失效；氨水因為容易揮發而污染凈化間，且PH值不穩定，緩沖作用也較少，所以綜合以上因素，本發明采用醇胺作為pH值調節劑，同時醇胺對二氧化硅膠體有一定的分散作用，從而有效地減小金屬離子污染的功效；
8)兆聲波清洗，準備清洗用I號液和2號液，I號液的組分包括:NH40H、H202、H20，2號液的組分包括:HC1、H202、H20 ;先將步驟7中的藍寶石襯底片成品在50°C _60°C的三氯乙烷中用兆聲波清洗機清洗15分鐘，后在20°C _25°C的丙酮中清洗2分鐘，后用去離子水流清洗2分鐘，后在800C -900C的2號液中，兆聲波清洗10分鐘，后用去離子水流清洗2分鐘，后在90°C -95°C的I號液中，兆聲波清洗10分鐘，最后用去離子水流清洗5分鐘并甩干藍寶石襯底片成品；
9)表面檢測，對步驟8處理后的藍寶石襯底片成品進行表面檢測，確認無殘次品；
10)超凈封裝；
11)成品。
[0010]以上示意性的對本發明及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發明的實施方式之一，實際的結構并不局限于此。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本發明創造宗旨的情況下，不經創造性的設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例，均應屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種大尺寸藍寶石襯底片表面的濕法處理方法，包括以下步驟:1)晶體切割，選擇合適的晶棒，切割制成若干藍寶石毛坯；2)雙面粗磨；3)研磨，將所述藍寶石毛坯制成藍寶石晶片；4)濕法蝕刻去損傷；5)化學機械拋光；6)兆聲波清洗；7)成品，其特征在于，所述步驟5為將所述藍寶石晶片放入耐熱、耐酸的恒溫容器中，加入230°C的蝕刻液，浸泡15min，所述蝕刻液的組分及百分含量為硫酸46%、磷酸14%、氯化鈉5%、余量為純水。
2.如權利要求1所述的大尺寸藍寶石襯底片表面的濕法處理方法，其特征在于，所述步驟I包括:提供多線切割機、切割線和切割液，選用合適晶棒，切去晶頸，將晶棒固定于旋轉裝夾裝置上，利用上下移動的所述多線切割機，所述多線切割機采用0.8-1.5mm槽距的導輪、直徑為250um的金剛石線、0.2mm/min的臺速和500m/min的線速，對晶棒進行切片，得到若干尺寸為4-6英寸的所述藍寶石毛坯。
3.如權利要求2所述的大尺寸藍寶石襯底片表面的濕法處理方法，其特征在于:所述切割液的組分及百分含量為聚乙二醇34%、丙三醇嵌段聚醚15%、油酸三乙醇胺14%、甲基苯并三氮唑7%、聚硅氧烷消泡劑0.1%、余量為水。
4.如權利要求2所述的大尺寸藍寶石襯底片表面的濕法處理方法，其特征在于，所述步驟2的具體步驟為:采用雙面粗磨機，用碳化硼研磨液對所述藍寶石毛坯進行粗磨。
5.如權利要求4所述的大尺寸藍寶石襯底片表面的濕法處理方法，其特征在于，所述步驟2與步驟3之間還設有倒角工序，所述倒角工序包括:將經過所述步驟2處理的所述藍寶石毛坯置于CNC機臺夾具上，選取800-1000目、45°金剛石倒角磨頭，設定轉速為700r/min，進給量為0.02-0.05mm/min，倒角量為0.1mm，倒角時間為7分鐘，制成藍寶石襯底片半成品。
6.如權利要求5所述的大尺寸藍寶石襯底片表面的濕法處理方法，其特征在于，所述步驟3的具體步驟為:將所述藍寶石襯底片半成品進行清洗，將清洗干凈后的所述藍寶石襯底片半成品按順序擺放入研磨游星輪，制成所述藍寶石晶片。
【專利摘要】本發明公開了一種大尺寸藍寶石襯底片表面的濕法處理方法，屬于藍寶石加工技術領域。它包括以下步驟：1)晶體切割，選擇合適的晶棒，切割制成若干藍寶石毛坯；2）雙面粗磨；3）研磨，將所述藍寶石毛坯制成藍寶石晶片；4）濕法蝕刻去損傷；5）化學機械拋光；6）兆聲波清洗；7）成品，所述步驟5為將所述藍寶石晶片放入耐熱、耐酸的恒溫容器中，加入230℃的蝕刻液，浸泡15min,所述蝕刻液的組分及百分含量為硫酸46%、磷酸14%、氯化鈉5%、余量為純水。本發明可有效去除研磨拋光后出現的表面刮傷，獲得晶格完整的襯底片表面，安全性高、生產可控性好，制備的產品的品質優良，均勻性好、良率高。
【IPC分類】C30B33-10, B28D5-04, B24B1-00
【公開號】CN104842225
【申請號】CN201510192081
【發明人】林岳明
【申請人】蘇州愛彼光電材料有限公司
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年4月22日