一种8英寸以上碳化硅衬底低应力加工方法技术

本发明专利技术提供了一种8英寸以上碳化硅衬底低应力加工方法，所述加工方法包括以下步骤：检测碳化硅晶锭的(0001)晶面，得到晶面位置信息；然后计算所述晶面位置信息与第一平面之间的夹角值，判断所述夹角值是否满足预设夹角值的要求，其中，所述第一平面与第一激光束所在的第一方向始终保持垂直；对待剥离面施加振动，以得到碳化硅剥离片。再对剥离片依次进行减薄、抛光、清洗，得到8英寸以上碳化硅衬底，其中，所述8英寸以上碳化硅衬底为不小于8英寸的碳化硅衬底。本发明专利技术的加工方法可以解决衬底加工应力大，外延前后面型(bow和Sori)变化大，表面金属沾污问题。面金属沾污问题。面金属沾污问题。

【技术实现步骤摘要】
一种8英寸以上碳化硅衬底低应力加工方法


[0001]本专利技术涉及碳化硅半导体材料加工
，具体来讲，涉及一种8英寸以上碳化硅衬底低应力加工方法。

技术介绍

[0002]随着产业的发展，对于元器件的性能要求越来越高，逐步逼近硅材料的物理极限。碳化硅衬底由于其优异的物理特性，相比于Si材料，在高压、高频、高温等领域有着无可比拟的优势。目前广泛应用于电力电子，微波射频器件及高端照明等领域。
[0003]碳化硅晶锭莫氏硬度为9.2，仅次于金刚石，物理化学性质及其稳定，是典型的硬脆材料，超精密加工一直是业界面临的难题。目前行业现状是，国内6英寸处于上量阶段，8寸处于研发阶段，国外6英寸已经量产，8英寸处于小批量阶段。8英寸必然是未来发展的趋势。目前国际上已经实现了8英寸衬底的小批量生产，国内衬底厂商也在进行8英寸碳化硅衬底的研发，随着尺寸向8英寸扩展，加工问题更加突出，严重制约着衬底产业化发展。

技术实现思路

[0004]专利技术人经分析发现：传统的技术方案加工流程参考图1所示，是通过平面磨床和外圆磨床将晶体加工成圆柱形晶棒，然后通过多线切割的方式获得切割片，通过边缘倒角，多片研磨，机械抛光，多片化学机械抛光获得抛光片，最终多片清洗封装产出开盒即用的碳化硅单晶衬底。这种方式适用于6英寸以下的碳化硅衬底加工。目前8英寸以上碳化硅衬底加工面临的主要问题有衬底加工应力大，SFQR值大，外延前后面型(bow和Sori)变化大，表面金属沾污等，严重制约着衬底的产业化。
[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供了一种8英寸以上碳化硅衬底低应力加工方法，所述方法包括以下步骤：
[0006]S01、检测碳化硅晶锭的(0001)晶面，得到晶面位置信息。
[0007]S02、计算所述晶面位置信息与第一平面之间的夹角值，判断所述夹角值是否满足预设夹角值的要求，其中，所述第一平面与第一激光束所在的第一方向始终保持垂直。
[0008]S03a、如满足，则启动第一激光束扫描碳化硅晶锭，以形成含有多个裂纹且沿所述第一平面延展的待剥离面；S03b、如不满足，则调节碳化硅晶锭的角度和/或第一方向的角度，并返回S02步骤，直至夹角值满足预设夹角值的要求。
[0009]S04、对所述待剥离面施加振动，以得到碳化硅剥离片。
[0010]S05、对剥离片的至少一部分进行减薄，得到减薄片。
[0011]S06、对减薄片进行抛光，得到抛光片。
[0012]S07、对抛光片进行清洗，得到碳化硅衬底。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括以下内容中的至少一项：
[0014]1、传统采用机械方式进行切割，有砂浆多线切割和金刚石线多线切割。衬底质量方面，随着尺寸的增加，纵向切割接触面积越来越大，磨料所能提供单位面积的切削力降
低，会在加工过程中产生较大的形变应力，加工应力会导致后续加工过程中裂片，以及弯曲度和翘曲度超标的问题。在加工效率方面，砂浆切割耗时长，金刚石线切割长度短，均存在综合切割效率低的问题。此外，多线切割是批量的处理方式，难以实现自动化。本专利技术采用的激光剥离技术可以实现自动化加工，激光剥离可以降低晶片加工应力，减少外延后面型变化量，提高单位棒长的产片数量，单位厚度碳化硅晶锭产片数提升30％。此外本专利技术采用的激光剥离技术效率提升2
‑
3倍。
[0015]2、对于后续的减薄加工，传统技术采用多片的加工方式，在一个研磨盘面或抛光盘面放置一批晶片进行批量加工，无法实现单片晶片的精确控制。本专利技术采用的是全单片的加工方式，可以根据切割片的情况进行匹配设计，大幅度提升厚度均匀性。此外，本专利技术的减薄工艺可以提高碳化硅衬底平整度，降低碳化硅衬底SFQR指标。
[0016]3、与传统多片双面抛光相比，本专利技术单片单面化学机械抛光，所得抛光片的粗糙度不高于0.1nm。
[0017]4、传统的技术采用的是槽式多片清洗的方式，缺点在于纳米级别小颗粒和固结力强的颗粒的清洗效果差，容易导致后期颗粒团聚的问题，表面金属离子浓度高。本专利技术采用单片清洗工艺，使得衬底表面呈现极亲水性，清洗效果良好，表面金属离子浓度低。
附图说明
[0018]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0019]图1示出了传统加工技术路线图；
[0020]图2示出了本专利技术技术路线图。
具体实施方式
[0021]为了更清楚的阐释本专利技术的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。
[0022]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0023]另外，在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0024]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0025]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描
述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本专利技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0026]示例1
[0027]在本专利技术的一个示例性实施例中，8英寸以上碳化硅衬底低应力加工方法包括以下步骤：
[0028]S01、检测碳化硅晶锭的(0001)晶面，得到晶面位置信息。
[0029]S02、计算所述晶面位置信息与第一平面之间的夹角值，判断所述夹角值是否满足预设夹角值的要求，其中，所述第一平面与第一激光束所在的第一方向始终保持垂直。所述预设夹角值可以在0～10范围内选择的确定值，进一步地，所述夹角值为在0.5～3.5或4.5～7范围内选择的确定值。
[0030]S03a、如满足，则启动第一激光束本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种8英寸以上碳化硅衬底低应力加工方法，其特征在于，所述加工方法包括以下步骤：S01、检测碳化硅晶锭的(0001)晶面，得到晶面位置信息；S02、计算所述晶面位置信息与第一平面之间的夹角值，判断所述夹角值是否满足预设夹角值的要求，其中，所述第一平面与第一激光束所在的第一方向始终保持垂直；S03a、如满足，则启动第一激光束扫描碳化硅晶锭，以形成含有多个裂纹且沿所述第一平面延展的待剥离面；S03b、如不满足，则调节碳化硅晶锭的角度和/或第一方向的角度，并返回S02步骤，直至夹角值满足预设夹角值的要求；S04、对所述待剥离面施加振动，以得到碳化硅剥离片；S05、对剥离片的至少一部分进行减薄，得到减薄片；S06、对减薄片进行抛光，得到抛光片；S07、对抛光片进行清洗，得到碳化硅衬底。2.根据权利要求1所述的8英寸以上碳化硅衬底低应力加工方法，其特征在于，所述加工方法还包括沿所述第一平面磨平S04步骤留在碳化硅晶锭上的剥离区域，并再次进行S01至S04的步骤，以得到另一碳化硅剥离片；或者沿所述第一平面磨平S04步骤留在碳化硅晶锭上的剥离区域后，直接启动第一激光束再次扫描碳化硅晶锭，以形成含有多个裂纹且沿所述第一平面延展的另一待剥离面，随后进行S04步骤，以得到又一碳化硅剥离片。3.根据权利要求1所述的8英寸以上碳化硅衬底低应力加工方法，其特征在于，步骤S03还包括：在所述夹角值满足预设夹角值的要求的情况下，启动第二激光束围绕碳化硅晶锭的圆周方向扫描该碳化硅晶锭，且确保第二激光束所在的第二方向始终处于所述第一平面内。4.根据权利要求1或3所述的8英寸以上碳化硅衬底低应力加工方法，其特征在于，所述第一激光束和/或第二激光束的平均输出功率均为0.8～2.0W，波长为780～1100nm，扫描速度为300～700mm/s，扫描间距为0.5～1mm，扫描时间为10～40min，扫描次数为2～6次。5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁庆瑞，王含冠，王瑞，马立兴，刘家朋，宋生，李霞，宁秀秀，宗艳民，窦文涛，宋建，
申请(专利权)人：山东天岳先进科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：