激光器都是在外延的基础上做出芯片的结构设计,外延厚度2寸的在350um,4寸的在460um左右,到芯片后期,都需要对晶圆进行减薄,厚度有做到80um的,也有120um的,通常为兼顾芯片性能和破片良率问题,100um的厚度成为常见厚度。
我们来聊聊GaAs基激光器或者LED的减薄和抛光问题。
砷化镓(gallium arsenide),化学式 GaAs。黑灰色固体,熔点1238℃。它在600℃以下,能在空气中稳定存在,并且不被非氧化性的酸侵蚀。砷化镓是一种重要的半导体材料,属Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体。
砷化镓晶圆的用途各不相同,主要用于一些二极管、场效应晶体管(FET)和集成电路(IC)等。砷化镓可以制成电阻率比硅、锗高3个数量级以上的半绝缘高阻材料,用来制作集成电路衬底、红外探测器、γ光子探测器等。由于其电子迁移率比硅大5~6倍,故在制作微波器件和高速数字电路方面得到重要应用。用砷化镓制成的半导体器件具有高频、高温、低温性能好、噪声小、抗辐射能力强等优点。此外,砷化镓可以用于制造光通信和控制系统中的发光二极管(LED)。
GaAs不同的研磨设备可能选用不同粒径的磨料,如上图,减薄其实是个物理损伤的过程。
减薄之后wafer是有很多微小Crack在里面。也会有应力在里面。
需要用抛光或者刻蚀去除这些应力和Crack。
通常减薄都需要在wafer上面加一定的压力。
压力可以平均到单位面积上,单位面积压力越大,去除速率越大。
表面粗糙度和晶圆强度也有直接关系。强度大晶圆就不容易碎片,生产良率高。从图标中可见,随着表面粗糙度值从 Ra=7.15 降低到 Ra=0.5 nm,总晶圆破损率从 9.13% 降低到 0.59%。证实了表面粗糙度对产量的重要性。抛光工艺可以比湿蚀刻法更有效地去除表面缺陷和降低表面粗糙度。
审核编辑:汤梓红
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原文标题:半导体激光器芯片减薄、拋光工艺
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