一种无损伤层碳化硅晶片表面快速加工的方法技术

本发明专利技术提供了一种碳化硅晶片表面加工的方法，包括以下步骤，将碳化硅晶片经过双面研磨后，再经过电感耦合等离子体刻蚀后，得到表面加工后的碳化硅晶片。本发明专利技术提供的是一种新型的双面研磨方法和电感耦合等离子体加工工艺。整个加工过程中先对晶片进行双面研磨，在双面研磨的过程中，采用固结磨料的金属研磨盘进行双面研磨加工，并且加入大粒径的磨料，更有利于控制加工温度和带走研磨屑。然后对晶片进行ICP刻蚀，通过控制刻蚀气体的组成，比例和流量达到控制晶片表面的刻蚀深度，从而能能够去前道工序造成的表面损伤和金属残留，得到无损伤层的碳化硅加工表面。损伤层的碳化硅加工表面。

【技术实现步骤摘要】
一种无损伤层碳化硅晶片表面快速加工的方法


[0001]本专利技术属于碳化硅表面处理
，涉及一种碳化硅晶片表面加工的方法，尤其涉及一种无损伤层碳化硅晶片表面快速加工的方法。

技术介绍

[0002]碳化硅(SiC)是继第一代半导体材料硅和第二代半导体材料砷化镓(GaAs)后发展起来的第三代半导体材料。由于SiC具有宽带隙、高临界击穿电场、高热导率、高载流子饱和浓度等特点，使得它在军用和航天领域的高温、高频、大功率光电器件方面具有优越的应用价值。
[0003]碳化硅晶片在生产加工过程中，由于碳化硅本身的莫氏硬度比较高，在9以上之间，这就决定了它整个加工过程繁琐，加工困难，效率较低。最终导致产能不足，难以大规模量产。因此，目前市场上对碳化硅晶片的加工一般采用硬度大、去除速率更快的金刚石研磨液进行研磨来达到一定的厚度，中间经过一系列的加工，最后用传统的CMP抛光液精抛进一步来达到要求的表面状态。
[0004]近些年来，业内通过改进研磨液粒径和研磨设备，以达到下一步工序所需的平整度和粗糙度。最后以CMP工艺去去除前道工序遗留的损伤层，这种加工工艺使得碳化硅的加工时间成本和物料成本上升，并且在反复下片，贴片和洗片的过程中还容易对晶片造成损伤，从而降低晶片的表面质量。图1为现有的双面研磨和化学机械抛光结合的加工方法得到的晶片表面图。其中上图为Si面，下图为C面。如图1所示，存在C面划痕和两面的粗糙度较高的问题。
[0005]因此，如何找到一种适宜的加工工艺，减少现有技术存在的上述技术问题，已成为本领域诸多一线研究人员和研发型企业亟待解决的问题之一。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种碳化硅晶片表面加工的方法，特别是一种无损伤层碳化硅晶片表面快速加工的方法。本专利技术通过双面研磨配合电感耦合等离子体加工使得制备的晶片加工时间短，无损伤层，Si面的金属含量小于1E+11/cm2。
[0007]本专利技术提供了一种碳化硅晶片表面加工的方法，包括以下步骤：
[0008]1)将碳化硅晶片经过双面研磨后，再经过电感耦合等离子体刻蚀后，得到表面加工后的碳化硅晶片。
[0009]优选的，所述碳化硅晶片包括一面为Si面，另一面为C面的碳化硅晶片；
[0010]所述双面研磨具体为，采用带有固结磨料的金属研磨盘进行双面研磨加工。
[0011]优选的，所述固结磨料包括金刚石和/或碳化硼；
[0012]所述固结磨料的粒径为4～10μm。
[0013]优选的，所述金属研磨盘的磨料层厚度为40～80mm；
[0014]所述金属研磨盘具有(10～20)mm*(10～20)mm的方格开槽。
[0015]优选的，所述开槽深度与磨料层厚度相同；
[0016]所述双面研磨过程中，还加入研磨剂。
[0017]优选的，所述研磨剂，按原料质量分数计，包括：
[0018]水
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6～8重量份；
[0019]有机分散剂
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1～2重量份；
[0020]研磨助剂
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1～2重量份。
[0021]优选的，所述有机分散剂包括聚乙二醇和/或聚丙烯酸；
[0022]所述研磨助剂包括黄原胶和/或气相二氧化硅。
[0023]优选的，所述电感耦合等离子体刻蚀的刻蚀气体包括SF6和/或CF4；
[0024]所述电感耦合等离子体刻蚀的辅助刻蚀气体包括氧气。
[0025]优选的，所述刻蚀气体的流量为20～40sccm；
[0026]所述辅助刻蚀气体的流量为35～45sccm。
[0027]优选的，所述刻蚀气体与辅助刻蚀气体的质量比为(0.1～1)：1.5；
[0028]所述表面加工后的碳化硅晶片为表明无损伤层的碳化硅晶片；
[0029]所述双面研磨和电感耦合等离子体刻蚀之间，还包括抛光步骤；
[0030]所述抛光包括锡盘抛光和/或抛光液抛光。
[0031]本专利技术提供了一种碳化硅晶片表面加工的方法，包括以下步骤，将碳化硅晶片经过双面研磨后，再经过电感耦合等离子体刻蚀后，得到表面加工后的碳化硅晶片。与现有技术相比，本专利技术提供的碳化硅晶片表面加工的方法，一种新型的双面研磨方法和电感耦合等离子体加工工艺。整个加工过程中先对晶片进行双面研磨，在双面研磨的过程中，采用固结磨料的金属研磨盘进行双面研磨加工，并且加入大粒径的磨料，更有利于控制加工温度和带走研磨屑。然后对晶片进行ICP(电感耦合等离子体)刻蚀，通过控制刻蚀气体的组成，比例和流量达到控制晶片表面的刻蚀深度，从而能能够去前道工序造成的表面损伤和金属残留，得到无损伤层的碳化硅加工表面。
[0032]本专利技术通过双面研磨配合电感耦合等离子体加工分加工方法，晶片加工效率提高，并且晶片表面无损伤层，而且晶片表面的粗糙度得到了极大的改善，并且随着刻蚀深度的增加晶片表面的粗糙度和划痕都得到了很大的改善。
[0033]实验结果表明，晶片经过ICP技术的加工，Si面的粗糙度能够＜0.2nm，C面的粗糙度和划痕能够得到很大的改善。
附图说明
[0034]图1为现有的双面研磨和化学机械抛光结合的加工方法得到的晶片表面图；
[0035]图2为双面研磨盘示意图；
[0036]图3为等离子刻蚀的基本装置图；
[0037]图4为本专利技术实施例1中Si面加工前后的原子力显微镜图；
[0038]图5为本专利技术实施例1中C面加工前后的原子力显微镜图。
具体实施方式
[0039]为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是
应当理解，这些描述只是为了进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对专利技术权利要求的限制。
[0040]本专利技术所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
[0041]本专利技术所有原料，对其纯度没有特别限制，本专利技术优选采用分析纯或碳化硅晶片表面加工领域内使用的常规纯度。
[0042]本专利技术提供了一种碳化硅晶片表面加工的方法，包括以下步骤：
[0043]1)将碳化硅晶片经过双面研磨后，再经过电感耦合等离子体刻蚀后，得到表面加工后的碳化硅晶片。
[0044]在本专利技术中，所述碳化硅晶片优选包括一面为Si面，另一面为C面的碳化硅晶片。
[0045]在本专利技术中，所述双面研磨具体优选为，采用带有固结磨料的金属研磨盘进行双面研磨加工。
[0046]在本专利技术中，所述固结磨料优选包括金刚石和/或碳化硼，更优选为金刚石或碳化硼。
[0047]在本专利技术中，所述固结磨料的粒径优选为4～10μm，更优选为5～9μm，更优选为6～8μm。
[0048]在本专利技术中，所述金属研磨盘的磨料层厚度优选为40～80mm，更优选为45～75mm，更优选为50～70mm，更优选为55～65mm本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅晶片表面加工的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将碳化硅晶片经过双面研磨后，再经过电感耦合等离子体刻蚀后，得到表面加工后的碳化硅晶片。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳化硅晶片包括一面为Si面，另一面为C面的碳化硅晶片；所述双面研磨具体为，采用带有固结磨料的金属研磨盘进行双面研磨加工。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述固结磨料包括金刚石和/或碳化硼；所述固结磨料的粒径为4～10μm。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述金属研磨盘的磨料层厚度为40～80mm；所述金属研磨盘具有(10～20)mm*(10～20)mm的方格开槽。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述开槽深度与磨料层厚度相同；所述双面研磨过程中，还加入研磨剂。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述研磨剂，按原料质量分数计，包括：水
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【专利技术属性】
技术研发人员：李晨霞，郭钰，刘春俊，眭旭，彭同华，杨建，
申请(专利权)人：北京天科合达半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：