[发明专利]一种用于电子、通讯行业的超精密半导体材料

说明书

本发明涉及一种用于电子、通讯行业的超精密半导体材料，该超精密半导体材料的制备过程包括如下步骤：(1)先利用切割设备将半导体材料切割出晶片；(2)将晶片用一种粘结剂固定在一块支撑物上；(3)在研磨机上研磨固定在支撑物上的晶片；(4)对固定在支撑物上的晶片进行抛光处理；(5)对抛光后的晶片进行表面清洗处理。本发明的超精密半导体材料具有较低的粗糙程度以及较高的加工质量，且能够避免晶片破损的风险，适于进行外延生长，可以广泛用于电子、通讯及能源等行业。

技术领域

本发明涉及一种用于电子、通讯行业的超精密半导体材料。

背景技术

目前人工晶体材料已随着光电技术的飞速发展而广泛应用于工业、医疗、国防、航天航空、科研等领域，人工晶体材料的组织结构、电学及光学特性等材料特性在其应用当中一般会因使用领域的不同及使用时间的长短而产生改变，最终会对元器件的使用寿命和功能特性造成极大的不良影响。

随着科学技术的不断发展，窗口材料对其光电特性等功能的要求也逐步提高，人们对窗口材料的要求越来越趋于多功能、智能化和高速化，从而对光学窗口材料的性能要求也越来越高，传统意义上光学玻璃窗口的性能已不能达到现有的实际应用标准。蓝宝石(α-Al₂O₃)单晶因具有良好的电绝缘性、透光性、化学惰性、耐磨性、高硬度及高熔点(2040℃)等独特优异的材料性能而作为光学材料广泛应用于航空航天和微电子、光电子产业等领域的光学窗口，尤其是蓝宝石玻璃有着极高硬度和结构强度、耐磨损、材料比重低等优势，在军工和航空航天行业，对减重方面发挥了极大优势。此外，蓝宝石在如高端手机窗口、照相机镜头、扫描仪、投影仪保护棱镜等一些民用窗口件上的应用也不断扩大。

然而，蓝宝石晶片作为衬底材料、窗口材料等对表面质量要求较高的超精密表面元器件时，其表面质量对其功能特性与光学特性有着极大的影响，故在实际应用中对蓝宝石单晶的表面质量具有极高的要求。例如，在军工或航空航天方面，蓝宝石晶片作为窗口材料有时用于严酷的工作环境中，其表面质量的好坏直接关系到探测信息的完整性与精确性；在民用领域，蓝宝石晶片可作为窗口材料替代各种表镜和面板，如常见的苹果手机上很早便采用蓝宝石单晶作为其Home键、音量键及前后置摄像镜头等，这些应用均需蓝宝石晶片具有较高的表面平整度以及较小的亚表层损伤，并提出全局平坦化的加工要求。但由于蓝宝石晶体具有硬度高、脆性大、化学性质稳定等特点，致使蓝宝石晶体难于研磨抛光、加工时间长，并在加工过程中容易出现压碎、崩边等现象。因此，高效的加工超光滑无亚表层损伤的蓝宝石晶片具有重要的科学意义及应用前景。

蓝宝石单晶具有优良的物理力学性能，理论上，不掺杂任何杂质时，蓝宝石单晶的材料使用特性为最优状态，此时其密度值大小是3.987g/cm³，然而实际生活中不存在百分之百纯度的单晶蓝宝石，在一些杂质存在的情况下，其密度大约在3.95g/cm³～4.10g/cm³范围内，一般情况下，若其密度值在实际称量计算中超过了该范围，则表明该蓝宝石单晶具有微孔、缝隙及微裂纹等内部损伤及缺陷存在。由于蓝宝石单晶具有各向异性，依据其晶格类型在不同的方向切割时得到不同的晶向结构，其分别可分为A向蓝宝石、C向蓝宝石及R向蓝宝石，其中不同晶向蓝宝石的物理化学性质相差很大，作用也不尽相同。C向蓝宝石主要作为衬底生长半导体材料；A向蓝宝石因为优良的光学性能和高度绝缘被应用于窗口材料，目前主要用于航空航天、军工等领域的窗口材料；而R向蓝宝石主要应用在微电子集成电路。随着温度的变化单晶蓝宝石的机械性能会发生相应变化，尤其在温度较高的情况下，此时蓝宝石的机械性能会发生迅速降低的现象，且其弹性模量一般也会伴随温度的不断上升而呈现平稳下降的现象。良好的热学特性是蓝宝石单晶优于其它窗口衬底材料并得以广泛应用的一个重要原因，蓝宝石单晶的主要热学特性同其结构中晶向的热振动有着密切的关联，通常情况下，蓝宝石的抗光损伤阈值随着比热的增大而增大。一般地，蓝宝石单晶的热传导率及热膨胀率是评价其冷却效率高低的主要指标，晶体的快速散热是采取对晶体其表面冷却的方式来实现。