碳化硅晶圆的减薄方法技术

一种碳化硅晶圆的减薄方法，包括：将碳化硅晶圆背面划分成安全环区域与激光预加工区域，所述激光预加工区域为面积小于晶圆背面面积的圆形区域，所述安全环区域包围所述激光预加工区域的边缘圆环区域；在所述激光预加工区域进行激光扫描，形成激光凹槽；对具有所述激光凹槽的所述碳化硅晶圆背面进行粗磨，直到磨至第一目标厚度；对所述第一目标厚度的所述碳化硅晶圆背面进行精磨，直到磨至第二目标厚度。所述碳化硅晶圆的减薄方法改善碳化硅晶圆背面减薄过程中的破片问题，改善碳化硅晶圆背面减薄后的表面及亚表面损伤，并减少磨削使用砂轮的损耗量，降低加工成本。

Thinning Method of Silicon Carbide Wafer

A method for thinning silicon carbide wafer includes: dividing the back surface of silicon carbide wafer into a safety ring area and a laser pre-processing area, the laser pre-processing area is a circular area smaller than the back surface area of the wafer, the safety ring area surrounds the edge ring area of the laser pre-processing area, and laser scanning is carried out in the laser pre-processing area to form a laser groove. The back surface of the silicon carbide wafer with the laser groove is roughly ground until the first target thickness is reached, and the back surface of the silicon carbide wafer with the first target thickness is refined until the second target thickness is ground. The thinning method of the silicon carbide wafer improves the fragmentation problem in the process of the back thinning of the silicon carbide wafer, improves the surface and sub-surface damage after the back thinning of the silicon carbide wafer, reduces the loss of grinding wheel used in grinding, and reduces the processing cost.

【技术实现步骤摘要】
碳化硅晶圆的减薄方法
本专利技术涉及半导体工艺领域，尤其涉及一种碳化硅晶圆的减薄方法。
技术介绍
碳化硅功率器件凭借自身优异性能，适用于高温、高压和高辐射等极端工作环境。但是在大功率、极端环境工作时碳化硅器件仍然会产生较大的热量，通过降低器件衬底部分的热阻可有效减小器件功率损耗并提高其散热性，对器件整体性能和寿命起着至关重要的作用。目前，业界制备大尺寸超薄碳化硅的主流技术是使用晶圆背面减薄机对碳化硅晶圆进行背面磨削减薄，可有效降低衬底的热阻，增强器件性能。但是，由于碳化硅属于硬脆性难加工材料，导致砂轮的磨耗比极高。另外，随着晶圆尺寸的增大，当晶圆减薄到一定厚度以下时，碳化硅晶圆的应力和损伤严重，晶圆极易发生碎裂，导致晶圆减薄成品率极低。更多有关现有晶圆减薄的内容，可以参考公开号为CN107749391A和CN107649785A的中国专利申请。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种碳化硅晶圆的减薄方法，包括：将碳化硅晶圆背面划分成安全环区域与激光预加工区域，所述激光预加工区域为面积小于晶圆背面面积的圆形区域，所述安全环区域包围所述激光预加工区域的边缘圆环区域；在所述激光预加工区域进行激光扫描，形成激光凹槽；对具有所述激光凹槽的所述碳化硅晶圆背面进行粗磨，直到磨至第一目标厚度；对所述第一目标厚度的所述碳化硅晶圆背面进行精磨，直到磨至第二目标厚度。可选的，采用分三步的方式，在所述激光预加工区域进行所述激光扫描；第一步扫描刻蚀的深度为所述激光凹槽深度的40％～60％；第二步扫描刻蚀的深度为所述激光凹槽深度的20％～40％；第三步扫描刻蚀的深度为所述激光凹槽深度的10％～20％；所述第一步扫描、所述第二步扫描和所述第三步扫描累计加工深度等于所述碳化硅晶圆减薄总厚度的90％～95％。可选的，所述激光扫描采用波长为355nm的紫外激光。可选的，所述激光凹槽的平面图案为相互交错的两组平行直线；相邻两条所述平形直线之间的间距为S，所述激光凹槽的槽深为H，0.2≤S/H≤5。可选的，所述激光扫描的前进速度为5mm/sec～100mm/sec；所采用的激光器中，激光重复频率为10KHz～80KHz，激光功率为0.2watt～1watt，辅助气压为0.3Mpa～0.8Mpa。可选的，所述粗磨减薄的厚度与所述精磨减薄的厚度比例约为8.5:1～9.5:1。可选的，所述粗磨减薄的部分包括激光热影响层。可选的，所述第二目标厚度为50μm～120μm之间；在所述碳化硅晶圆磨至所述第二目标厚度后，对所述碳化硅晶圆进行质量检测。可选的，所述碳化硅晶圆的直径尺寸在6英寸以上。可选的，所述安全环区域的最小截断宽度为所述碳化硅晶圆半径长度的2％～5％。本专利技术技术方案的其中一个方面中，在粗磨之前，通过激光扫描的辅助，加工出激光凹槽，从而加快后续粗磨速度，减小磨削过程中砂轮的损耗量。通过激光加工辅助碳化硅晶圆背面磨削减薄，可制备出大尺寸碳化硅晶圆，有效改善碳化硅晶圆背面减薄过程中的破片问题，改善碳化硅晶圆背面减薄后的表面及亚表面损伤，并减少磨削使用砂轮的损耗量，降低加工成本。附图说明图1是实施例中碳化硅晶圆的背面示意图；图2是实施例中碳化硅晶圆背面进行激光扫描后的示意图；图3是图2所示结构的部分剖面结构示意图；图4是图3中部分结构的放大示意图。具体实施方式针对大尺寸碳化硅晶圆背面磨削减薄时，产生的碳化硅晶圆破片现象、碳化硅晶圆背面减薄后的表面质量差以及磨削砂轮损耗过大等问题，提出一种激光辅助磨削减薄制备大尺寸碳化硅晶圆的方法。为此，本专利技术提供一种新的碳化硅晶圆的减薄方法，以解决上述存在的不足。为更加清楚的表示，下面结合附图对本专利技术做详细的说明。本专利技术提供一种碳化硅(SiC)晶圆的减薄方法，包括：步骤一、将碳化硅晶圆背面划分成安全环区域与激光预加工区域，所述激光预加工区域为面积小于晶圆背面面积的圆形区域，所述安全环区域包围所述激光预加工区域的边缘圆环区域；步骤二、在所述激光预加工区域进行激光扫描，形成激光凹槽；步骤三、对具有所述激光凹槽的所述碳化硅晶圆背面进行粗磨，直到磨至第一目标厚度；步骤四、对所述第一目标厚度的所述碳化硅晶圆背面进行精磨，直到磨至第二目标度。所述碳化硅晶圆的直径尺寸可以是在6英寸以上。由于整个过程中，通过激光加工辅助，6英寸及以上的晶圆背面减薄的材料减薄总厚度较大，用本专利技术的方法性价比较高。即本专利技术中对碳化硅晶圆的背面磨削减薄，适合于制备出大尺寸(6英寸以上)的超薄碳化硅晶圆(超薄通常指厚度在120μm以下)。在步骤一中，所述安全环区域不被后续激光预加工(激光预加工即激光扫描)，这些区域也可以称为边缘保护环区。安全环区域位于晶圆碳面不被激光预加工而形成的晶圆边缘，可以减少因激光扫描加工碳化硅晶圆造成的应力而引起晶圆翘曲变形，降低背面减薄碎片率。在步骤一中，所述安全环区域的最小截断宽度为所述碳化硅晶圆半径长度的2％～5％。也就是说，激光预加工区域对应圆形区域的直径为碳化硅晶圆背面直径的90％～96％。此2％～5％的比例，可以随着晶圆尺寸调整，晶圆尺寸越大，相应的比例可以越小。对于6英寸及以上的晶圆来说，2％～5％的上述比例，已经保证了安全环区域能够提供足够的支撑力，来避免整个晶圆因激光加工造成的应力引起的晶圆翘曲变形。在步骤二中，所述激光扫描可以采用波长为355nm的紫外激光。对于碳化硅单晶，使用紫外波段激光，可以获得对入射能量最大的吸收效率，而为355nm的紫外激光作用效果更好。在步骤二中，为了使上述紫外激光在加工碳化硅晶圆时，能够得到优良的激光凹槽，调整激光加工工艺参数。所述激光扫描的前进速度为5mm/sec～100mm/sec；所采用的激光器中，激光重复频率为10KHz～80KHz，激光功率为0.2watt～1watt，辅助气压为0.3Mpa～0.8Mpa。在步骤二中，按照预先设定的图案轨迹在预加工区域内进行激光扫描加工成V型槽。所述激光凹槽的平面图案为相互交错的两组平行直线。也就是说，激光凹槽的平面图案不仅限于是横向的、纵向的、任意角度的纵横交错，相应的，直线形成的图案可以是上述任意角度纵横交错形成的，也可以是标准图形的阵列图，即相互垂直的两组直线。相邻两条所述平行直线(即相邻两道相平行激光凹槽)之间的间距为S，所述激光凹槽的槽深为H。考虑到磨削加工过程中材料的减薄效率，控制0.2≤S/H≤5。本专利技术进行激光扫描中，加工一次形成的槽，深度可以介于5μm～150μm之间，宽度也可以介于5μm～150μm之间。而步骤二中的激光凹槽，是指最终形成的槽，并不限制是经过几次加工形成的。在步骤二中，采用分三步的方式，在所述激光预加工区域进行所述激光扫描，从而形成激光凹槽。其中，第一步扫描刻蚀的深度为所述激光凹槽深度的40％～60％；第二步扫描刻蚀的深度为所述激光凹槽深度的20％～40％；第三步扫描刻蚀的深度为所述激光凹槽深度的10％～20％。并且，所述第一步扫描、所述第二步扫描和所述第三步扫描累计加工深度等于所述碳化硅晶圆减薄总厚度的90％～95％。所述第一步扫描、所述第二步扫描和所述第三步扫描累计加工深度等于所述碳化硅晶圆减薄总厚度的90％～95％，因此，当碳化硅晶圆减薄前的厚度大约为350μm，且第二目标厚度在50μm～本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳化硅晶圆的减薄方法，其特征在于，包括：将碳化硅晶圆背面划分成安全环区域与激光预加工区域，所述激光预加工区域为面积小于晶圆背面面积的圆形区域，所述安全环区域包围所述激光预加工区域的边缘圆环区域；在所述激光预加工区域进行激光扫描，形成激光凹槽；对具有所述激光凹槽的所述碳化硅晶圆背面进行粗磨，直到磨至第一目标厚度；对所述第一目标厚度的所述碳化硅晶圆背面进行精磨，直到磨至第二目标厚度。

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅晶圆的减薄方法，其特征在于，包括：将碳化硅晶圆背面划分成安全环区域与激光预加工区域，所述激光预加工区域为面积小于晶圆背面面积的圆形区域，所述安全环区域包围所述激光预加工区域的边缘圆环区域；在所述激光预加工区域进行激光扫描，形成激光凹槽；对具有所述激光凹槽的所述碳化硅晶圆背面进行粗磨，直到磨至第一目标厚度；对所述第一目标厚度的所述碳化硅晶圆背面进行精磨，直到磨至第二目标厚度。2.如权利要求1所述的碳化硅晶圆的减薄方法，其特征在于，采用分三步的方式，在所述激光预加工区域进行所述激光扫描；第一步扫描刻蚀的深度为所述激光凹槽深度的40％～60％；第二步扫描刻蚀的深度为所述激光凹槽深度的20％～40％；第三步扫描刻蚀的深度为所述激光凹槽深度的10％～20％；所述第一步扫描、所述第二步扫描和所述第三步扫描累计加工深度等于所述碳化硅晶圆减薄总厚度的90％～95％。3.如权利要求2所述的碳化硅晶圆的减薄方法，其特征在于，所述激光扫描采用波长为355nm的紫外激光。4.如权利要求3所述的碳化硅晶圆的减薄方法，其特征在于，所述激光凹槽的平面图案为...

【专利技术属性】
技术研发人员：卓廷厚，罗求发，柴雅玲，
申请(专利权)人：厦门芯光润泽科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35