一种半导体金刚石膜片的加工方法与流程

本申请涉及半导体，尤其涉及一种半导体金刚石膜片的加工方法。

背景技术：

1、金刚石是世界上最硬的材料，也是现有已知的热导率最高的材料，金刚石材料具备载流子迁移率高、载流子饱和漂移速率大、击穿场强大等特性，是制造大功率、高温、高频器件的理想材料，由于它的带隙宽、热导率高、击穿电场强、极高的电荷迁移率(cvd金刚石的电子迁移率>3000cm2/v.s)，使得金刚石半导体器件能够在高频、高功率、高电压以及强辐射等十分恶劣的环境中运行，被称为“终极半导体材料”。作为一种宽带隙半导体材料，金刚石集力学、电学、热学、声学、光学、耐蚀等优异性能于一身，是目前最有发展前途的第三代半导体材料之一，在高温大功率电力电子器件、微波功率器件、深紫外光和高能粒子探测器、深紫外发光器件、单光子光源、生物和化学传感器、微机电(mems)和纳机电(nems)器件、自旋电子学等众多领域有着极大的应用潜力。此外，从紫外到远红外很宽的波长范围内金刚石具有很高的光谱透射性能，是大功率红外激光器和探测器的光学窗口材料。同时，它又具有抗酸、抗碱、抗各种腐蚀气体侵蚀的性能，是优良的耐蚀材料。

2、在金刚石上生长外延，再做成器件，可广泛应用于射频、高功率开关器件、雷达等领域，但在做成相应的器件前需要对外延生长的金刚石进行处理。由于金刚石膜硬度极高，无法采用常规的研磨或者抛光设备直接双面研磨或者双面抛光；现有常规的金刚石膜片双面研磨或者双面加工流程：生长面研磨→带衬底做形核面研磨；常规单面抛光单面研磨流程：生长面研磨→生长面抛光→带衬底做形核面研磨；常规双面抛光流程：生长面研磨→生长面抛光→带衬底做形核面研磨→形核面抛光。由于常规流程生长面完成加工(研磨或者抛光)后，在做形核面加工(研磨或者抛光)过程中，需要把已加工好的半导体金刚石膜片的那一面用胶水沾粘在研磨或者抛光治具上，其容易导致已加工好的膜片那一面容易受到治具划伤，且由于治具上设置有槽缝结构，便于加工完成后去胶，导致加工过程中，研磨溶液从槽缝渗入到晶片表面，长时间加工浸泡，导致晶片与治具沾粘的一面容易形成治具的印痕，而印痕属于物质从晶体间渗入晶体内部，导致印痕难于去除，以及顽固性残胶，对金刚石膜片的性能造成较大影响。

技术实现思路

1、本申请是鉴于上述课题而进行的，其目的在于，提供一种金刚石膜片进行双面研磨或者双面抛光的方法。

2、为了达到上述目的，本申请提供了一种半导体金刚石膜片的加工方法，具体步骤为：

3、(1)对在硅衬底上生长金刚石的生长面进行研磨处理；

4、(2)在处理后的生长面上形成保护层；

5、(3)将形成保护层的生长面采用粘黏剂粘贴到研磨治具上；

6、(4)对形核面进行研磨处理；

7、(5)将研磨治具上的金刚石膜片用去粘黏剂取下；

8、(6)去除生长面上的保护层，获得生长面研磨且形核面研磨的金刚石膜片。

9、为了达到上述目的，本申请提供了一种半导体金刚石膜片的加工方法，具体步骤为：

10、(1)对在硅衬底上生长金刚石的生长面进行研磨后抛光处理；

11、(2)在处理后的生长面上形成保护层；

12、(3)将形成保护层的生长面使用粘黏剂粘贴到研磨治具上；

13、(4)对形核面带衬底进行研磨处理，直到衬底完全除去后即对金刚石膜片形核面进行研磨；

14、(5)将研磨治具上的金刚石膜片用去粘黏剂取下；

15、(6)去除生长面上的保护层，获得生长面抛光形核面研磨的金刚石膜片。

16、为了达到上述目的，本申请提供了一种半导体金刚石膜片的加工方法，具体步骤为：

17、(1)对在硅衬底上生长金刚石的生长面进行研磨后抛光处理；

18、(2)在处理后的生长面上形成保护层；

19、(3)将形成保护层的生长面使用粘黏剂粘贴到研磨抛光一体的治具上；

20、(4)对形核面带衬底进行研磨处理，直到衬底完全除去后，对金刚石膜片形核面进行抛光处理；

21、(5)将研磨抛光一体治具上的金刚石膜片用去粘黏剂取下；

22、(6)去除生长面上的保护层，获得生长面抛光形核面抛光的金刚石膜片。

23、所述的生长面的保护层为能与金刚石结合的材料，材料至少具有耐水、寿命长、不易脱落、易除去的特点，所述材料为无机材料、金属或胶体材料。

24、所述无机材料为氧化硅、氮化硅、二氧化钛中的一种或多种。

25、所述金属为钼、铜、铁、银、锡、金中的一种或多种。

26、所述胶体材料包含但不限于含热敏胶材料的热释放胶带。

27、所述粘黏剂材料为寿命较长的粘黏剂，可以为α-氰基丙烯酸乙酯、丙烯酸体系、环氧类、聚氨酯体系等。

28、所述的保护层材料厚度大于5nm。

29、所述保护层为硅类，采用含氢氟酸或含氟的离子蚀刻去除。

30、所述保护层为金属类，采用酸性溶液去除。

31、所述保护层为胶体类，采用热分解方式去除。

32、所述研磨处理后表面粗糙度为50～500nm。

33、所述抛光处理后表面粗糙度在10nm以下。

34、所述保护层为氧化硅和氮化硅通过等离子增强气相沉积系统形成。

35、所述保护层为mo、cu、au采用溅射、蒸镀、化学镀膜形成。

36、所述步骤(3)中保护层的生长面采用粘黏剂粘贴到研磨治具上。

37、所述粘黏剂采用对应除去方式去除，例如α-氰基丙烯酸乙酯、丙烯酸体系、环氧类、聚氨酯体系粘黏剂可采用超声浸泡含丙酮类的去胶液方式去除。

38、金刚石生长是采用硅衬底在硅衬底上生长金刚石，与硅结合的这面我们称之为形核面，另一面就是生长面。

39、本发明有益效果：本申请的方法加工金刚石膜片，采用加工之前形成保护层方式，可以避免二次加工导致，可以有效避免金刚石膜片在进行双面研磨或者双面抛光过程中，导致的治具划伤以及由于浆液渗入导致的晶片污染物无法除去的问题，提升金刚石膜片的产品性能。

技术特征：

1.一种半导体金刚石膜片的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种半导体金刚石膜片的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的一种半导体金刚石膜片的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求1所述的一种半导体金刚石膜片的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种半导体金刚石膜片的加工方法，其特征在于，所述的生长面的保护层为能与金刚石结合的材料，所述材料为无机材料、金属或胶体材料。

6.根据权利要求5所述的一种半导体金刚石膜片的加工方法，其特征在于，所述无机材料为二氧化硅、氮化硅、二氧化钛中的一种或多种。

7.根据权利要求5所述的一种半导体金刚石膜片的加工方法，其特征在于，所述金属为钼、铜、铁、银、锡、金中的一种或多种。

8.根据权利要求5所述的一种半导体金刚石膜片的加工方法，其特征在于，所述胶体材料包含但不限于含热敏胶的热释放胶带。

9.根据权利要求1、2、3或4所述的一种半导体金刚石膜片的加工方法，其特征在于，所述粘黏剂为α-氰基丙烯酸乙酯、丙烯酸体系、环氧类或聚氨酯体系粘黏剂。

10.根据权利要求1、2、3或4所述的一种半导体金刚石膜片的加工方法，其特征在于，所述研磨处理后表面粗糙度为50～500nm。

技术总结
本申请提供了一种半导体金刚石膜片的加工方法，1)对在硅衬底上生长金刚石的生长面进行研磨或研磨后抛光处理；2)在处理后的生长面上形成保护层；3)将形成保护层的生长面使用粘黏剂粘贴到研磨或者研磨抛光一体的加工治具上；4)采用研磨方式去除衬底，除去衬底后对金刚石膜片的形核面做研磨或者研磨后抛光；5)将研磨治具上的金刚石膜片用去粘黏剂取下；6)去除生长面上的保护层，获得双面加工的金刚石膜片。该方法加工金刚石膜片，采用加工之前沉积保护层方式，可以有效避免金刚石膜片在进行双面研磨或者双面抛光过程中，导致的治具划伤、残胶难于去除，以及由于浆液渗入导致的晶片污染物无法除去的问题，提升金刚石膜片的产品性能。

技术研发人员：张坤锋,白鎔旼,陈祺
受保护的技术使用者：化合积电（厦门）半导体科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13