一种氮化镓晶圆及其减薄方法技术

本发明专利技术公开了一种氮化镓晶圆及其减薄方法，包括以下步骤：提供一氮化镓晶圆；使用研磨机进行研磨，Ga面第一次减薄150μm

【技术实现步骤摘要】
一种氮化镓晶圆及其减薄方法


[0001]本专利技术涉及氮化镓单晶减薄技术，尤其是涉及氮化镓晶圆及其减薄方法。

技术介绍

[0002]氮化镓 （GaN） 是继第一代半导体材料（Ge、Si）、第二代半导体材料（Ga As、InP 等）之后发展起来的第三代半导体材料，具有大的禁带宽度、高饱和度电子漂移速度、高击穿电场强度、高热导率、低介电常数和抗辐射能力强等优良的特性，在高温、高频率、大功率、抗辐射及短波长电子器件和光电集成等应用场合是理想的半导体材料之一。GaN 晶片的应用要求晶片表面超光滑、无缺陷、无损伤，GaN 的加工质量和精度直接影响器件的性能。由于 GaN 本身特殊的物理和化学特性，要想获得表面精度很高的 GaN 晶体非常困难，大直径、高质量的单晶生长技术和高精度、高效率、低成本的晶体基片加工技术是 GaN 晶体制备技术的关键和发展方向。减薄作为氮化镓晶圆加工第一步尤为重要，目前氮化镓减薄主要存在两个问题，第一，减薄初期氮化镓晶圆表面出现小裂纹；第二，减薄末期，氮化镓晶圆容易出现裂片、边缘裂纹，其原因是氮化镓研磨时会对晶圆表面造成损伤，损伤的持续积累使得氮化镓晶圆的翘曲、弯曲度变得非常大，因此容易出现裂片、边缘裂纹的问题。
[0003]中国专利技术专利公开号CN111223771A公开了一种垂直型硅基氮化镓功率器件减薄方法，该方法在减薄过程中依次经过第一次研磨减薄、第一次背面腐蚀、第二次研磨减薄、快速热退火、第三次研磨减薄荷第二次背面腐蚀，该方法将传统的背面机械研磨分为三次完成，三次研磨减薄采用不同粗糙度的研磨轮以及不同减薄厚度的组合，既能保证减薄速率，又降低了应力，使垂直型硅基氮化镓功率器件不会在减薄过程中碎片，三次研磨减薄过程之间创新的通过背面腐蚀和快速退火降低应力，极大地提升了垂直型硅基氮化镓功率器件的成品率。该减薄方法是针对氮化镓的背面进行三次研磨，由于三次研磨都在一个面进行，应力逐渐积累，在减薄末期，氮化镓晶圆仍容易出现裂片、边缘裂纹，而且每次研磨都要更换研磨轮，操作繁琐。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是氮化镓减薄过程中容易出现裂片、边缘裂纹等问题，为此提供一种氮化镓晶圆及其减薄方法。
[0005]本专利技术的技术方案是：一种氮化镓晶圆减薄方法，包括以下步骤：提供一氮化镓晶圆；使用研磨机进行研磨，Ga面第一次减薄150μm
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200μm，N面第一次减薄200μm
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250μm，Ga面第二次减薄100μm
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150μm，N面第二次减薄100μm
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150μm。
[0006]上述方案中所述研磨机载盘转速为200 rpm，砂轮转速为1450 rpm，所述砂轮的尺寸是400目。
[0007]上述方案中所述氮化镓晶圆平均厚度为1000um，TTV为150μm
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170μm。
[0008]上述方案中所述氮化镓晶圆为HVPE生长出的。
[0009]氮化镓晶圆，采用如上的氮化镓晶圆减薄方法制成。
[0010]本专利技术的有益效果是Ga面、N面交替减薄，可以将晶圆的翘曲、弯曲度控制在很小的范围内，从而减少减薄过程中的裂片、边缘裂纹问题。
附图说明
[0011]图1 是本专利技术的氮化镓研磨流程图；图2 是本专利技术研磨机工作示意图；图3是本专利技术激光切割后氮化镓晶圆示意图和实物图；图4是本专利技术氮化镓研磨过程中的翘曲变化示意图；图中，100、砂轮，101、氮化镓晶圆位置，102、载盘，103、氮化镓晶圆， 104、Ga面研磨损伤层，105、减薄结束后晶圆，106、N面研磨损伤层。
具体实施方式
[0012]下面结合附图 ，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0013]本专利技术的核心思想在于，提供一种氮化镓减薄方法，利用Ga面、N面交替研磨，提高氮化镓减薄良率。
[0014]如图1所示，氮化镓减薄方法的一般步骤：提供一氮化镓晶圆；使用研磨机进行研磨，Ga面第一次减薄150μm
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200μm，N面第一次减薄200μm
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250μm，Ga面第二次减薄100μm
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150μm，N面第二次减薄100μm
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150μm至指定厚度。
[0015]如图2所示，研磨机工作示意图，砂轮100逆时针旋转，载盘102顺时针旋转，氮化镓晶圆位置101吸附在载盘102上，砂轮所在的轴进刀，开始磨削工作。
[0016]下面结合图3
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图4，详细说明本专利技术氮化镓研磨前后得翘曲变化。
[0017]如图3左所示，激光切割后的氮化镓晶圆103的形状，上表面因TTV（厚度的极差），中心突出，呈凸面；下表面因缺陷产生得翘曲，呈凸面，图3右为氮化镓晶圆实物图，其平均厚度为1000μm，其表面厚度不均匀，TTV为160um左右，比如150μm、160μm或170μm。
[0018]图4是本专利技术氮化镓研磨过程中的翘曲变化示意图，Ga面进行第一次减薄，需要将Ga面研磨平整，减薄厚度为150μm
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200μm，具体可以是150μm、180μm或200μm，减薄结束后晶圆105，叠加Ga面研磨损伤层104，晶圆翘曲变大，呈凸面；N面进行第一次减薄，减薄厚度为200μm
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250μm，具体可以是200μm、220μm或250μm，减薄结束后晶圆105，叠加Ga面研磨损伤层104和N面研磨损伤层106, 晶圆翘曲方向改变，呈凹面；Ga面进行第二次减薄，需要减薄厚度为100μm
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150μm，具体可以是100μm、120μm或150μm，减薄结束后晶圆105，叠加Ga面研磨损伤层104和N面研磨损伤层106, 晶圆翘曲方向改变，呈凸面；N面进行第二次减薄，需要减薄厚度为100μm
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150μm,具体可以是100μm、120μm或150μm，直至量产订单指定厚度，减薄结束后晶圆105，叠加Ga面研磨损伤层104和N面研磨损伤层106, 晶圆翘曲方向改变，呈凹面。通过Ga面、N面交替减薄，翘曲方向不断变化，可以将晶圆的翘曲度控制在很小的范围内，从而减少减薄过程中的裂片、边缘裂纹问题，提高氮化镓减薄良率。
[0019]Ga面、N面第一次减薄的厚度要大于第二减薄的厚度，是因为减薄前的氮化镓晶圆
103厚度在1000μm
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1100μm之间，氮化镓晶圆厚度越小，研磨时翘曲、弯曲度变化越大，因此第一次减薄厚度大些，由于基础厚度是1000μm
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1100μm，对翘曲、弯曲的变化小，第二次减薄厚度小些，因为此时基础厚度变小了，相对的减薄厚度也要调整，尽量减小研磨时的翘曲和弯曲度。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓晶圆减薄方法，其特征是：包括以下步骤：提供一氮化镓晶圆；使用研磨机进行研磨，Ga面第一次减薄150μm
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200μm，N面第一次减薄200μm
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250μm，Ga面第二次减薄100μm
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150μm，N面第二次减薄100μm
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150μm。2.如权利要求1所述的氮化镓晶圆减薄方法，其特征是：所述研磨机载盘转...

【专利技术属性】
技术研发人员：张林，罗晓菊，
申请(专利权)人：镓特半导体科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：