利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2025101558723
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种硬脆半导体晶圆的化学机械磨削系统对硬脆半导体晶圆进行化学机械磨削的方法,其特征在于,所述化学机械磨削系统包括:机床本体,在机床本体上设置有第一直线驱动装置和第二直线驱动装置,所述的第一直线驱动装置实现第一高速气浮主轴在X方向移动,第二直线驱动装置实现第二高速气浮主轴在Z方向移动;在半导体晶圆的外侧设置紫外光发生器和微量润滑装置;所述的紫外光发生器发射紫外光;

所述化学机械磨削的方法如下:

S1、第二高速气浮主轴带动金刚石磨料砂轮旋转,第一高速气浮主轴带动晶圆旋转,微量润滑装置将油基热活性‑光活性复合磨削液按一定量雾化成小液滴后喷淋到半导体晶圆上,同时第一直线驱动装置和第二直线驱动装置施加X方向的进给量和Z方向的磨削深度,最终控制金刚石砂轮与晶圆相互旋转进行对磨;

S2、调整紫外光发生器,利用磨削热能和紫外光辐照能诱导油基热活性‑光活性复合磨削液中有机热分解型氧化剂和有机光分解型氧化剂分解产生活性自由基对机械应力作用下的晶圆表层材料进行自由基氧化反应,形成一层低界面结合强度的晶圆表面氧化层;在步骤S1的基础上对磨去除晶圆表面氧化层;

所述有机热分解型氧化剂和有机光分解型氧化剂的质量百分比介于10:1 1:10;

~

所述的紫外光发生器的功率是50 200 W;

~

砂轮转速500 3000 rpm,磨削液流量10 100 mL/h。

~ ~

2.如权利要求1所述的对硬脆半导体晶圆进行化学机械磨削的方法,其特征在于,如下:金刚石磨料机械去除晶圆表面氧化层的临界磨削深度dc的表达式如下:

1/2 2

dc = λ(H/E) (Kc/H)

其中,λ是硬脆半导体材料的脆性‑塑性转变因子,H是晶圆表面氧化层的硬度,E是晶圆表面氧化层的弹性模量,Kc是晶圆表面氧化层的断裂韧性。

3.如权利要求1所述的对硬脆半导体晶圆进行化学机械磨削的方法,其特征在于,如下:在步骤S2完成后,利用白光干涉仪测量磨削后晶圆的表面粗糙度Sa,利用场发射扫描电镜观测磨削后工件的表面,利用聚焦离子束‑透射电镜技术观测磨削后晶圆亚表面的损伤类型及尺度。

4.如权利要求1所述的对硬脆半导体晶圆进行化学机械磨削的方法,其特征在于,紫外光波段处于100 400 nm,所述的金刚石磨料砂轮是金属结合剂或陶瓷结合剂金刚石砂轮,~所述金刚石磨料砂轮的金刚石粒度是0.5 10.0 μm。

~

5.如权利要求1所述的对硬脆半导体晶圆进行化学机械磨削的方法,其特征在于,半导体晶圆的转速100 2000 rpm, 砂轮转速500 3000 rpm, 半导体晶圆的进给速度0.1 1 mm/~ ~ ~min。

6.如权利要求1所述的对硬脆半导体晶圆进行化学机械磨削的方法,其特征在于,所述磨削热能和紫外光辐照能诱导油基热活性‑光活性复合磨削液中有机热分解型氧化剂和有机光分解型氧化剂分解产生活性碳自由基和羧基自由基的热化学和光化学反应如下:所述的晶圆表面氧化层形成的化学反应方程式如下:

其中,M是硬脆半导体材料。

7.如权利要求1所述的对硬脆半导体晶圆进行化学机械磨削的方法,其特征在于,所述的油基热活性‑光活性复合磨削液配置步骤如下:S1、将聚乙二醇、丙三醇和植物油混合搅拌得到聚乙二醇‑丙三醇混合油溶液;

S2、根据硬脆半导体材料的物质组成和化学键类型,选取对应的有机热分解型氧化剂和有机光分解型氧化剂,配置热活性‑光活性氧化剂复配物,将热活性‑光活性氧化剂复配物加入到聚乙二醇‑丙三醇混合油溶液中,水浴加热搅拌溶解到聚乙二醇‑丙三醇混合油溶液中,获得油基热活性‑光活性复合磨削液。

8.如权利要求7所述的对硬脆半导体晶圆进行化学机械磨削的方法,其特征在于,所述有机热分解型氧化剂是偶氮二氰基戊酸、偶氮二异丁酸或偶氮二异丁基脒二盐酸盐;所述有机光分解型氧化剂是羟基苯乙酮、三甲基苯甲酰基苯基膦酸酯或三甲基苯甲酰,所述热活性‑光活性氧化剂复配物含至少一种有机热分解型氧化剂和一种有机光分解型氧化剂或多种有机热分解型氧化剂和有机光分解型氧化剂,所述热活性‑光活性氧化剂复配物的质量百分比介于1.0% 10.0%。

~

9.如权利要求7所述的对硬脆半导体晶圆进行化学机械磨削的方法,其特征在于,所述聚乙二醇和丙三醇用于调节磨削液的粘度及冷却性能,质量百分比介于10% 20%;所述的植~物油是蓖麻油、橄榄油、大豆油、菜籽油中的一种或多种,用作基础液溶解有机热分解型氧化剂和有机光分解型氧化剂,同时调节磨削液的润滑性能。