超硬材料网

　　申请号：201611198428.7
　　申请人：清华大学
　　发明人：冯雪 蔡世生 张长兴 李海成 张迎超 韩志远

　　摘要： 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。 　　主权利要求：1.一种基于纳米金刚石颗粒的大规模芯片减薄方法，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；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。
　　2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤4)利用粒径分布在2000nm至1nm范围内的多种不同粒径的金刚石颗粒，按颗粒粒径从大到小的顺序依次对芯片进行减薄，最后减薄采用的金刚石颗粒的粒径为40-200nm和/或1-40nm。
　　3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤4)选择如下a至f中的两个或更多个步骤按金刚石颗粒粒径从大到小的顺序进行渐进式芯片减薄：a：将陶瓷盘安放在一号减薄盘上并施加均布载荷，一号减薄盘上的金刚石颗粒的粒径在1250-2000nm，减薄芯片厚度至一定厚度；b：将陶瓷盘移动至二号减薄盘上并施加均布载荷，二号减薄盘上的金刚石颗粒的粒径为1000-1250nm，减薄芯片厚度至一定厚度；c：将陶瓷盘移动至三号减薄盘上并施加均布载荷，三号减薄盘上的金刚石颗粒的粒径为800-1000nm，减薄芯片厚度至一定厚度；d：将陶瓷盘移动至四号减薄盘上并施加均布载荷，四号减薄盘上的金刚石颗粒的粒径为500-800nm，减薄芯片厚度至一定厚度；e：将陶瓷盘移动至五号减薄盘上并施加均布载荷，五号减薄盘上的金刚石颗粒的粒径为40-200nm，减薄芯片厚度至一定厚度；f：将陶瓷盘移动至六号减薄盘上并施加均布载荷，六号减薄盘上的金刚石颗粒的粒径为1-40nm，减薄芯片厚度至一定厚度。
　　4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤4)中，当使用的金刚石颗粒粒径在1000-2000nm时，采用4-7.5莫氏硬度的减薄盘；当使用的金刚石颗粒粒径在500-1000nm时，采用2-4莫氏硬度的减薄盘；当使用的金刚石颗粒粒径在500nm以下时，采用1-2莫氏硬度的减薄盘。
　　5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)进行减薄操作时，在陶瓷盘上施加每个芯片承受的载荷为0.5-1.5KPa的均布载荷，陶瓷盘和减薄盘的旋转速度分别为30-80rpm和30-40rpm。
　　6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤4)的减薄过程中通过管道输送金刚石颗粒到减薄盘上进行补给。
　　7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中采用有机溶剂和去离子水依次清洗待减薄的芯片，然后在芯片槽中注入少量的粘结剂，采用贴片技术将各尺寸及形状的芯片放置于对应的芯片槽中，加热芯片托盘，并加压后冷却，使芯片贴合到芯片槽中。
　　8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)在陶瓷盘上均匀涂覆粘结剂，将芯片托盘底面黏附于陶瓷盘上。
　　9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)通过输送管道输送金刚石颗粒到减薄盘上，通过旋转机器驱动减薄盘旋转并控制旋转速度，在整个减薄过程中，采用修正环促使金刚石颗粒均匀地布满整个减薄盘。
　　10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5)用中性有机溶剂清洗芯片时，芯片会依托在芯片托盘的芯片槽中，使用柔性图章选择性转移不同功能的芯片至特定基底上。