[发明专利]基于纳米金刚石颗粒的大规模芯片减薄方法

说明书

本发明公布了一种基于纳米金刚石颗粒的大规模芯片纯机械无化学式减薄方法，属于柔性可延展光子/电子器件、半导体以及微电子技术领域。本发明方法利用纳米金刚石颗粒作为磨削材料纯机械无化学式减薄各种芯片材料(电子、光子芯片等)；在减薄过程中，通过改变纳米金刚石的粒径来调控粗糙、中度、精细研磨以及抛光；通过调控芯片托盘的芯片槽的大小来实现不同尺寸芯片的大规模减薄。本发明方法适用于各种芯片材料大规模的减薄，同时适用于减薄到任意厚度，最终厚度可达到10μm左右，能够很好地契合柔性可延展光子/电子器件所需的器件厚度。

技术领域

本发明涉及柔性光子/电子芯片、半导体芯片、微电子芯片制造领域，具体涉及一种采用纳米金刚石颗粒大规模减薄各种光子、电子等芯片的技术。

背景技术

自2011年《科学》报道类皮肤电子工作以来，无机柔性可延展光子/电子器件受到了研究者的广泛关注。目前，无机柔性光子/电子器件采用转印技术将无机半导体功能部分从生长基体转移到柔性衬底上，其兼具无机半导体良好的物理性能和有机物优越的机械性能。为达到器件具有可弯曲的良好力学性能的目的，无机半导体功能部分须达到一定的微/纳米级厚度。传统的转印技术要求在功能层和衬底之间加入牺牲层材料，通过刻蚀牺牲层并用图章剥离功能层来达到无机半导体与有机柔性衬底的巧妙结合。然而传统转印技术适用于材料级柔性器件制备，若芯片级柔性器件仍采用这种技术，化学刻蚀牺牲层的过程会造成芯片的功能层损坏，同时传统的转印技术不能大规模制备芯片级柔性器件，阻碍柔性器件的集成化发展。

目前半导体工艺中大多采用机械化学相结合的方法来减薄半导体器件，化学试剂会对器件功能部分造成损害，同时现有技术不能使器件达到柔性器件需要的超薄厚度来满足柔性器件的良好机械机制。基于纳米金刚石颗粒的大规模芯片纯机械无化学方式减薄技术能够有效地减薄光子/电子芯片至柔性电子需要的超薄厚度，同时不改变无机芯片良好的性能，进而实现柔性光子/电子器件的大规模制备。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于纳米金刚石颗粒的大规模芯片纯机械无化学式减薄技术，以实现柔性无机光子/电子器件无损害、大规模芯片级的制备。

本发明的技术方案如下：

一种基于纳米金刚石颗粒的大规模芯片纯机械无化学式减薄方法，包括以下步骤：

1)根据芯片的尺寸及形状在芯片托盘上加工出芯片槽，然后将待减薄的芯片粘结到芯片槽中；

2)将芯片托盘的底面(即不带有芯片的一面)黏附于陶瓷盘上；

3)制备聚晶、类球状纳米金刚石颗粒，并通过输送管道输送金刚石颗粒到薄盘上，并使其均匀布满在减薄盘；

4)将黏附了芯片托盘的陶瓷盘安放到减薄盘上，其中芯片朝下与金刚石颗粒接触，然后在陶瓷盘上施加均布载荷，并调整减薄盘和陶瓷盘的旋转速度，通过金刚石颗粒研磨芯片来进行减薄，具体采用等级递进流水线式减薄方式：即根据对减薄速度和减薄后芯片质量的要求，依次选择从大到小不同粒径的金刚石颗粒进行渐进式减薄，金刚石颗粒的粒径越大，减薄的速度越快；金刚石颗粒的粒径越小，对芯片的损伤越小；

5)除去陶瓷盘和芯片托盘之间的粘结剂，将芯片托盘加热，使芯片与托盘分离，再用中性有机溶剂清洗芯片，并将芯片转移。