專利名稱：一種砷化鎵單晶線切割基準(zhǔn)面的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種砷化鎵單晶線切割基準(zhǔn)面的加工方法。
背景技術(shù)：
砷化鎵(GaAs)是具有電子遷移率高、禁帶寬、直接帶隙、消耗功率低等特性的半導(dǎo)體材料，廣泛的應(yīng)用于通信、微電子、光電子等領(lǐng)域。砷化鎵單晶的切片工序是后續(xù)加工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，目前通常有兩種方式，分別為內(nèi)圓切割和線切割，線切割比較內(nèi)圓切割具有損傷層厚度小，材料損耗少，多片切割效率高等優(yōu)點(diǎn)，尤其在大直徑薄晶片的切割加工中占有較大優(yōu)勢，目前逐漸被廣泛應(yīng)用。水平布里奇曼法(HB法)生長的砷化鎵單晶外形尺寸不規(guī)則，近似于“舟”型，如果直接安裝在線切割的卡具上，由于晶體側(cè)面平整度較差，與規(guī)則的石墨件粘結(jié)困難，很難精確定位，最終會(huì)導(dǎo)致切割出的晶片的晶向誤差值偏大。以往通常采用的處理方法為手工磨平，工作人員雙手按扶住晶體，將晶體置于玻璃板上，用白鋼玉研磨微粉與純水配置好研磨液，晶體走“八”字路徑，進(jìn)行磨平，目前HB法生長的〈111〉砷化鎵單晶，直徑為2.5英寸，單晶長度大致在450-500mm，重量在6_7kg，手工磨平的勞動(dòng)強(qiáng)度較大，生產(chǎn)效率非常低，磨出的基準(zhǔn)面也不規(guī)范，不能保證基準(zhǔn)面是嚴(yán)格的〈110〉方向晶面，晶向會(huì)發(fā)生偏離。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種砷化鎵單晶線切割基準(zhǔn)面的加工方法，采用金剛石帶銀割邊機(jī)對晶體側(cè)面進(jìn)行割邊，制備線切割定位參考面，提聞晶片晶向的準(zhǔn)確度，提聞生廣效率。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:—種砷化鎵單晶線切割基準(zhǔn)面的加工方法，該方法包括以下步驟:(I)單晶定向:使用X射線衍射定向儀對晶體進(jìn)行定向，定出〈100〉晶面；(2)切取割邊機(jī)水平方向(X)的基準(zhǔn)面:使用內(nèi)圓切片機(jī)切取〈100〉方向小面，將晶體固定在內(nèi)圓切片機(jī)的卡具上，調(diào)整晶體與刀片成45°夾角，開啟切片機(jī)切取〈100〉面，作為固定割邊基準(zhǔn)面；(3)測繪〈110〉切割面:在晶體表面用丁字尺測繪出與〈100〉方向小面成90°夾角的〈110〉面，并用記號(hào)筆標(biāo)記基準(zhǔn)線；(4)割邊:將晶體固定于金剛石帶鋸割邊機(jī)的卡具上，打開激光對刀功能，調(diào)整模擬割邊路徑，使激光對準(zhǔn)基準(zhǔn)線，啟動(dòng)帶鋸條調(diào)節(jié)進(jìn)給速度，完成割邊；(5)表面研磨:割邊結(jié)束后，觀察表面是否平整光滑進(jìn)行細(xì)磨修正。本發(fā)明采用的金剛石帶鋸割邊機(jī)，其帶鋸運(yùn)動(dòng)方式為往復(fù)式，X、y軸移動(dòng)平臺(tái)由雙直線導(dǎo)軌支撐，精密絲杠、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電路單片機(jī)控制，進(jìn)給速度可以無級(jí)調(diào)節(jié)，在
0.5m.mirT1 2m.mirT1之間可精確調(diào)節(jié)割邊速度；y軸移動(dòng)平臺(tái)上裝有二維旋轉(zhuǎn)卡具，水平方向和垂直方向均可調(diào)節(jié)，卡具采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)并裝有旋轉(zhuǎn)手柄，可實(shí)現(xiàn)鋸條與晶體之間點(diǎn)接觸切削，切削阻力不隨切削深度變化而變化，使割邊表面平整度和平行度均達(dá)到要求。該金剛石帶鋸割邊機(jī)的金剛石帶鋸基體為不銹鋼材料，基體表面電鍍100目金剛砂，金剛砂寬度為1±0.2mm。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明在用線切割方法加工砷化鎵晶片的工藝過程中，引入一種新的工藝過程-割邊，來代替以往的手工磨平。在水平法生長的〈111〉砷化鎵單晶的側(cè)面取〈110〉方向，用割邊機(jī)從單晶的頭部至尾部割出一個(gè)完整光滑的平面。該方法可以有效的保證晶體與石墨件連接處的平整度，提高切片晶向的準(zhǔn)確性，同時(shí)在加工效率上比較手工磨平也有很大幅度的提高。


圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖；圖2為本發(fā)明采用的金剛石帶鋸割邊機(jī)的工作原理圖。
具體實(shí)施例方式以下通過實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。如圖1所示為本發(fā)明的工藝流程示意圖，本發(fā)明采用的金剛石帶鋸割邊機(jī)的工作原理圖如圖2所示，帶鋸條6由其張緊支撐輪1、2支撐，切割時(shí)，晶體4由y軸移動(dòng)平臺(tái)5上的卡具固定，在帶鋸條6與晶體4相接觸的位置上設(shè)有兩個(gè)限位導(dǎo)輪3。該金剛石帶鋸割邊機(jī)的帶鋸運(yùn)動(dòng)方式為往復(fù)式，X軸移動(dòng)平臺(tái)7和y軸移動(dòng)平臺(tái)5由雙直線導(dǎo)軌支撐，精密絲杠、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電路單片機(jī)控制，進(jìn)給速度可以無級(jí)調(diào)節(jié)，在0.5m.mirT1 2m.mirT1之間可精確調(diào)節(jié)割邊速度，y軸移動(dòng)平臺(tái)5上裝有二維旋轉(zhuǎn)卡具，水平方向和垂直方向均可調(diào)節(jié)，卡具采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)并裝有旋轉(zhuǎn)手柄，可實(shí)現(xiàn)鋸條與晶體之間點(diǎn)接觸切削，切削阻力不隨切削深度變化而變化，使割邊表面平整度和平行度均達(dá)到要求。以下實(shí)施例中金剛石帶鋸條選用TD-700型帶鋸條，外形尺寸為(2730X8)mm，鋸條基體選用德國產(chǎn)不銹鋼材料，電鍍100目金剛砂，金剛砂寬度為1±0.2mm。實(shí)施例1本實(shí)施例選擇用HB法生長的〈111〉砷化鎵單晶，進(jìn)行單晶線切割基準(zhǔn)面的加工，具體加工過程為:(I)使用X射線衍射定向儀對晶體進(jìn)行定向，定出〈100〉晶面。調(diào)準(zhǔn)砷化鎵〈100〉晶面的X射線衍射角(Θ角)為33° 03' 15"，復(fù)位回零，特別注意將擋板調(diào)準(zhǔn)到2 Θ角位置，將晶體放在射線路徑的中間位置，并用壓片壓緊，旋轉(zhuǎn)手柄顯示出最大峰值，記錄水平方向的正負(fù)上限值，逆時(shí)針轉(zhuǎn)180°重復(fù)上述操作，記錄水平方向的正負(fù)下限值，帶入公式:水平方向:Θ I = [土上限值-(土下限值)]/2。接著逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，確定垂直方向的正負(fù)上限值，再次逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°，確定垂直方向的正負(fù)下限值帶入公式:垂直方向:Θ 2=[土上限值_(土下限值)]/2;(2)使用內(nèi)圓切片機(jī)切取〈100〉方向小面，將晶體固定在內(nèi)圓切片機(jī)的卡具上，調(diào)整晶體與刀片成45°夾角，開啟切片機(jī)切取〈100〉面，作為固定割邊基準(zhǔn)；
(3)在晶體表面用丁字尺測繪出與〈100〉方向小面成90°夾角的〈110〉面，并用記號(hào)筆標(biāo)記基準(zhǔn)線；(4)將晶體固定于割邊機(jī)的卡具上，打開激光對刀功能，調(diào)整模擬割邊路徑，使激光對準(zhǔn)基準(zhǔn)線，啟動(dòng)帶鋸條調(diào)節(jié)進(jìn)給速度，完成割邊；(5)割邊結(jié)束后，觀察表面是否平整光滑，如果存在波紋等缺陷，使用1000#白鋼玉研磨微粉進(jìn)行細(xì)磨修正。
權(quán)利要求
1.一種砷化鎵單晶線切割基準(zhǔn)面的加工方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (1)單晶定向:使用X射線衍射定向儀對晶體進(jìn)行定向，定出〈100〉晶面； (2)切取割邊機(jī)水平方向的基準(zhǔn)面:使用內(nèi)圓切片機(jī)切取〈100〉方向小面，將晶體固定在內(nèi)圓切片機(jī)的卡具上，調(diào)整晶體與刀片成45°夾角，開啟切片機(jī)切取〈100〉面，作為固定割邊基準(zhǔn)面； (3)測繪〈110〉切割面:在晶體表面用丁字尺測繪出與〈100〉方向小面成90°夾角的〈110〉面，并用記號(hào)筆標(biāo)記基準(zhǔn)線； (4)割邊:將晶體固定于金剛石帶鋸割邊機(jī)的卡具上，打開激光對刀功能，調(diào)整模擬割邊路徑，使激光對準(zhǔn)基準(zhǔn)線，啟動(dòng)帶鋸條調(diào)節(jié)進(jìn)給速度，完成割邊； (5)表面研磨:割邊結(jié)束后，觀察表面是否平整光滑進(jìn)行細(xì)磨修正。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的砷化鎵單晶線切割基準(zhǔn)面的加工方法，其特征在于，所述金剛石帶鋸割邊機(jī)的帶鋸運(yùn)動(dòng)方式為往復(fù)式，X、y軸移動(dòng)平臺(tái)由雙直線導(dǎo)軌支撐，精密絲杠、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電路單片機(jī)控制，進(jìn)給速度可以無級(jí)調(diào)節(jié)，在0.5m.mirT1 2m.mirT1之間可精確調(diào)節(jié)割邊速度；y軸移動(dòng)平臺(tái)上裝有二維旋轉(zhuǎn)卡具，水平方向和垂直方向均可調(diào)節(jié)，卡具采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)并裝有旋轉(zhuǎn)手柄，可實(shí)現(xiàn)鋸條與晶體之間點(diǎn)接觸切削，切削阻力不隨切削深度變化而變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的砷化鎵單晶線切割基準(zhǔn)面的加工方法，其特征在于，所述金剛石帶鋸割邊機(jī)的金剛石帶鋸基體為不銹鋼材料，基體表面電鍍100目金剛砂，金剛砂寬度為 I±0.2mm。
全文摘要
一種砷化鎵單晶線切割基準(zhǔn)面的加工方法，包括(1)使用X射線衍射定向儀對晶體進(jìn)行定向，定出<100>晶面；(2)使用內(nèi)圓切片機(jī)切取<100>方向小面，將晶體固定在卡具上，調(diào)整晶體與刀片成45°夾角，開啟切片機(jī)切取<100>面，作為固定割邊基準(zhǔn)面；(3)在晶體表面用丁字尺測繪出與<100>方向小面成90°夾角的<110>面，并用記號(hào)筆標(biāo)記基準(zhǔn)線；(4)將晶體固定于金剛石帶鋸割邊機(jī)的卡具上，打開激光對刀功能，調(diào)整模擬割邊路徑，使激光對準(zhǔn)基準(zhǔn)線，啟動(dòng)帶鋸條調(diào)節(jié)進(jìn)給速度，完成割邊；(5)割邊結(jié)束后，觀察表面是否平整光滑進(jìn)行細(xì)磨修正。該方法可以有效的保證晶體與石墨件連接處的平整度，提高切片晶向的準(zhǔn)確性，同時(shí)在加工效率上比較手工磨平有大幅度的提高。
文檔編號(hào)B28D5/04GK103182750SQ20111045209
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者李超, 林泉, 鄭安生, 龍彪 申請人:北京有色金屬研究總院, 有研光電新材料有限責(zé)任公司