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鄒小姐：13326633089 -
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藍(lán)寶石是實際應(yīng)用的半導(dǎo)體GaN/Al2O3發(fā)光二極管(LED)、大規(guī)模集成電路絕緣體上硅(SOI)和藍(lán)寶石上的硅(SOS)及超導(dǎo)納米結(jié)構(gòu)薄膜等最理想的襯底材料。LED等半導(dǎo)體器件性能的優(yōu)劣及其可靠性嚴(yán)重依賴于單晶襯底表面外延層的結(jié)晶質(zhì)量和完整性，而外延層的質(zhì)量主要取決于在外延壘晶之前襯底表面的加工質(zhì)量，獲得超光滑、超平坦、無表面/亞表面損傷的單晶藍(lán)寶石襯底表面是高質(zhì)量外延層生長的關(guān)鍵基礎(chǔ)條件。
Peregrine半導(dǎo)體公司采用了藍(lán)寶石上硅（SOS）技術(shù)來制造開關(guān)器件
藍(lán)寶石基片
在工業(yè)加工中，藍(lán)寶石表面從原料粗糙面到鏡面光滑，需要經(jīng)歷三道加工工藝：粗磨、精磨和拋光。在粗磨工段中，藍(lán)寶石原料片表面的劃痕數(shù)量會減少，深度減小。同一批來料的藍(lán)寶石厚度差有時會高達(dá)10~20 um。在粗磨工藝后，批量藍(lán)寶石的厚度差會縮小至1~3 um。在第二道工藝（精磨）中，藍(lán)寶石的總厚度偏差（TTV）和表面粗糙度（Ra）會進(jìn)一步減小。藍(lán)寶石表面開始出現(xiàn)透光現(xiàn)象。在第三道工藝（拋光）中，藍(lán)寶石的表面粗糙度（Ra）會減小至0.5 nm，此時藍(lán)寶石表面平滑，面板透亮。
在每一道加工工藝后，藍(lán)寶石晶片的總厚度偏差和表面粗糙度會逐漸減小。作為表面加工的第一道工藝，粗磨工段尤其重要。晶片在此階段最容易產(chǎn)生不可修復(fù)的深度劃傷。藍(lán)寶石的硬度大，一般的磨料對藍(lán)寶石沒有切削力。如果單從磨料硬度角度考慮，金剛石磨料看似最合適。然而，由于用金剛石磨料拋光的表面會被物理刮掉，因此會在表面留下劃痕和其他應(yīng)力。目前生產(chǎn)藍(lán)寶石襯底片時產(chǎn)生裂痕和崩邊現(xiàn)象的比例比較高，占總數(shù)的5％~8％，后的研磨和拋光工序中速率很低，并且加工后的藍(lán)寶石片表面劃痕較重，有20％左右的寶石片表面有粗深劃痕，需返工，重新研磨拋光，這樣就大大提高了藍(lán)寶石襯底片加工的成本。因此，如何在提高藍(lán)寶石表面光潔度和全局平坦化質(zhì)量的同時并保證一定的藍(lán)寶石的拋光速率，是藍(lán)寶石加工處理中的一大難題。
與常規(guī)研磨藍(lán)寶石（莫氏硬度9）晶體的金剛石磨料（莫氏硬度10）相比，碳化硼磨料具有硬度略低（莫氏硬度9.3）、價格便宜、磨削能力稍弱，且研磨后晶體表面劃傷的概率較小的特點，因此，采用碳化硼磨料進(jìn)行藍(lán)寶石晶體研磨有利于獲得較小的亞表面損傷。通常地，業(yè)內(nèi)常使用240＃碳化硼研磨砂作為磨料，此類型研磨砂的粒徑為56～64 um。它們與去離子水形成研磨漿料，并輸入至研磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行研磨。值得一提的是，由于碳化硼在600℃以上時，外表會氧化成B2O3薄膜，使其發(fā)生一定的軟化，因此在磨料應(yīng)用中并不適用于溫度過高的干磨，只適用于拋光液研磨。
“黑色鉆石”碳化硼磨料粉末
另外的，小編在查閱資料時，在一篇專利技術(shù)--“一種藍(lán)寶石襯底化學(xué)機(jī)械拋光漿液”中看到這樣的描述：發(fā)明人經(jīng)廣泛研究發(fā)現(xiàn)，采用基材粒子表面包覆工藝，在碳化硼表面包覆一層粒子構(gòu)成復(fù)合研磨粒子，利用該復(fù)合研磨粒子制成的化學(xué)機(jī)械拋光漿液，不僅可以得到極好的藍(lán)寶石表面光潔度和全局平坦化的質(zhì)量，而且擁有一定的拋光速率，有望可以有效地提高藍(lán)寶石的表面質(zhì)量和加工效率。
復(fù)合研磨粒子基于B4C顆粒的高硬度以及表面復(fù)合小顆粒的獨特的化學(xué)活性，在拋光過程中，復(fù)合粒子的表面小顆粒易于與藍(lán)寶石表面進(jìn)行交聯(lián)，同時復(fù)合粒子的高硬度的B4C核能夠間接地對襯底施加物理作用，使交聯(lián)產(chǎn)物能及時地脫離襯底的表面，因此不僅能夠保證藍(lán)寶石在化學(xué)機(jī)械拋光時具有一定的拋光速率，還能有效地避免對襯底的劃痕，提高藍(lán)寶石拋后的表面質(zhì)量。所述的復(fù)合研磨粒子是由基材粒子碳化硼表面包覆一層粒子所構(gòu)成。其基材粒子為B4C，包覆的粒子選自SiO2、γ-Al2O3、α-Al2O3、CeO2或其混合物。
因此，碳化硼除了在藍(lán)寶石粗磨中優(yōu)勢明顯，其與其他研磨粒子的復(fù)合粒子在提升提高藍(lán)寶石化學(xué)機(jī)械拋光表面質(zhì)量和加工效率也非常值得探索應(yīng)用。
編輯：粉體圈Alpha
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