[发明专利]可用于光电器件衬底的氧化锌单晶抛光技术

摘要

本发明提供了一种满足光电器件外延生长的氧化锌单晶衬底的抛光技术，通过了单晶粗磨、粘片上盘、机械粗磨、机械精磨、机械粗抛，化学机械精抛、清洗和封装这些步骤获得了表面10μm×10μm范围内表面均方根粗糙度小于1nm的氧化锌单晶衬底。此发明涉及到氧化锌单晶衬底粘片过程中所使用的粘结剂、粘片技术和下盘技术，研磨和抛光过程中所使用的研磨液、抛光液和研磨厚度控制技术。利用此发明所获取的氧化锌单晶衬底可以用以外延生长半导体光电器件。

主权项

一种氧化锌单晶衬底的抛光方法，其特征在于包括下列步骤；1）单晶粗磨：使用320~500 Cw的砂纸对切割好的，厚度为1.0 mm左右的氧化锌单晶的表面进行人工粗磨，所述的氧化锌晶片表面无切割锯痕；2）粘片上盘：使用320~500 Cw的砂纸将粗磨好的，厚度为0.8 mm左右的氧化锌晶片进行倒角，将倒角好的晶片放在控温/冷却加压粘片机的平台上进行加热，加热温度为80‑110 ℃，再使用加热的专用粘结剂趁热涂抹在晶片上表面，最后用直径为9 cm的圆柱形不锈钢压饼压在晶片上，晶片所受到的压力为100~200 g/cm2；保温5 min后，冷却，将粘有氧化锌晶片的不锈钢压饼放在精密研磨抛光机；3）机械粗磨：在精密研磨抛光机a上，采用铸铁研磨盘研磨，研磨压力为100~200 g/cm2；研磨盘转速为30‑84 r/min，，采用平均粒径为10μm的SiC磨料离子水悬浊液，研磨液的流速为15~45 ml/min，研磨时间为10~40 min，所述的氧化锌单晶要求达到表面无磨料划痕，厚度达到0.65 mm；4）机械细磨：在精密研磨抛光机b上，采用聚氨酯抛光盘作为研磨平台，研磨压力为130~180 g/ cm2，抛光盘转速为30‑84 r/min，研磨液采用平均粒径为7 μm的Al2O3磨料和去离子水悬浊液，研磨液的流速为15~45 ml/min，研磨时间为30~60 min，所述的氧化锌单晶要求达到表面表面光亮、疏水性好，无划痕，厚度达到0.60 mm左右；5）机械粗抛：在精密研磨抛光机c上，采用聚氨酯抛光盘作为研磨平台，研磨压力为130~180 g/ cm2，抛光盘转速为30‑84 r/min，研磨液采用pH值为9，平均粒径为3.5 μm的CeO2磨料和去离子水悬浊液，研磨液的流速为15~45 ml/min，研磨时间为30~60 min，所述的氧化锌单晶要求达到表面无凹坑、无云雾状、无弧坑、波纹和桔皮，厚度达到0.55 mm左右；6）化学机械精抛：在精密研磨抛光机d上，采用无纺布抛光盘作为研磨平台，研磨压力为130~180 g/ cm2，抛光盘转速为30‑84 r/min，抛光液采用平均粒径为50 nm的SiO2乳浊液，抛光液的流速为5~25 ml/min，抛光时间为60~90 min，所述的氧化锌单晶要求达到在原子力显微镜下观测无划痕，10 μm×10 μm范围内表面均方根粗糙度小于1 nm，而且厚度为0.485~0.515 mm；7）清洗：在100级洁净室，将粘有化学机械抛光完毕的氧化锌单晶的不锈钢压饼放在控温/冷却加压粘片机上，均匀加热，控制温度为90~120 ℃，待粘结剂熔化后，用镊子取出氧化锌单晶放入温度为50‑60 ℃的汽油内浸泡10 min，以除去单晶表面粘附的剩余粘结剂，接着放入温度为50‑60 ℃的无水酒精内，超声清洗10~15 min，再用去离子水淋洗3~4 min，最后使用纯度为99.99%的氩气吹干；8）封装：在100 级洁净室，放入弹性膜盒，被二层透明高弹性保护膜紧紧的悬空固定。