一种SiC晶圆自动键合热氧生长方法技术

本发明专利技术公开了一种SiC晶圆自动键合热氧生长方法，包括热氧第一次生长、先减薄后CMP抛光，热氧第二次生长、湿法刻蚀、减薄、激光退火，热氧第三次生长、减薄，热氧第四次生长、湿法刻蚀、减薄和激光退火。本发明专利技术将采用4种不同类型二氧化硅进行多次热氧生长，并采用热氧生长、湿法刻蚀、CMP抛光以及激光退火等相结合方式消除晶圆在热氧生长中的内应力，在保证热氧生长厚度的同时采用湿法刻蚀、CMP抛光以及激光退火方式等消除晶圆内应力。本发明专利技术防止内应力聚集出现的晶圆翘曲进而避免晶圆在键合时产生空洞现象，对后续的进一步减薄制程产生影响；这样保证后续的减薄等制程的稳定性，提升生产制造良率。生产制造良率。生产制造良率。

【技术实现步骤摘要】
一种SiC晶圆自动键合热氧生长方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，具体涉及一种SiC晶圆自动键合热氧生长方法。

技术介绍

[0002]随着半导体功率器件更新迭代，作为三代半导体代表的碳化硅(Silicon Carbide，SiC)材料凭借其宽禁带、高电子迁移率以及高热导性正逐渐在功率器件领域被广泛应用。而在功率器件制造领域，其往往要进行晶圆的背面工艺制程。而传统的单片晶圆背面工艺制程往往对晶圆正面产生一定影响，因此需要在背面工艺制程前对晶圆进行键合，从而对晶圆的正面进行保护。
[0003]传统的碳化硅晶圆自动键合工艺，是在晶圆表面生长一层50nm
‑
200nm的热氧，通过热氧离子激活，然后与水分子结合，最后进行退火形成Si
‑
O
‑
Si键，完成晶圆间的自动键合。传统的碳化硅晶圆自动键合工艺适应于低压小尺寸器件。但是，对于高压大尺寸器件，一片晶圆一般只有1个或2个晶粒（die），在特定情况下器件与晶圆工艺控制监控（PCM）区域台阶较大，需要对晶圆进行厚热氧生长覆盖台阶才能完成自动键合工艺。但是较厚热氧会导致晶圆内应力聚集，最终使晶圆翘曲较大，键合后有较大的空洞，在后续制程中有较大的碎片风险。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中的SiC晶圆自动键合热氧生长方法不适应高压大尺寸器件，针对高压大尺寸器件需要对晶圆进行厚热氧生长才能完成自动键合工艺，但是较厚热氧会导致晶圆内应力聚集，最终使晶圆翘曲较大，键合厚有较大的空洞，在后续制程中有较大的碎片风险。
[0005]本专利技术目的在于提供一种SiC晶圆自动键合热氧生长方法，通过将热氧分多次生长并采用热氧生长、湿法刻蚀、CMP抛光以及激光退火相结合方式消除晶圆在热氧生长中的内应力，保证碳化硅晶圆的键合质量。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：本专利技术提供了一种SiC晶圆自动键合热氧生长方法，该方法包括：S1：对SiC晶圆进行第一类型SiO2的热氧生长；S2：对第一次热氧生长后的SiC晶圆进行先减薄后CMP抛光工艺，得到第一次热氧结构；S3：对第一次热氧结构进行第二类型SiO2的热氧生长；S4：对第二次氧生长后的SiC晶圆进行湿法刻蚀、减薄和激光退火工艺，得到第二次热氧结构；其中，通过湿法刻蚀工艺消除SiC晶圆部分内应力；S5：对第二次热氧结构进行第三类型SiO2的热氧生长；S6：对第三次热氧生长后的SiC晶圆进行减薄工艺，得到第三次热氧结构；S7：对第三次热氧结构进行第四类型SiO2的热氧生长；
S8：对第四次热氧生长后的SiC晶圆进行湿法刻蚀、减薄和激光退火工艺，得到第四次热氧结构，从而完成SiC晶圆自动键合热氧生长；其中，通过湿法刻蚀工艺消除SiC晶圆部分内应力。
[0007]其中，第一类型SiO2的热氧内应力方向与第二类型SiO2的热氧内应力方向相反、第三类型SiO2的热氧内应力方向与第四类型SiO2的热氧内应力方向相反，第一类型SiO2的热氧内应力方向、第二类型SiO2的热氧内应力方向和第三类型SiO2的热氧内应力方向、第四类型SiO2的热氧内应力方向互相垂直。
[0008]本专利技术工艺主要包括热氧第一次生长、先减薄后CMP抛光，热氧第二次生长、湿法刻蚀、CMP抛光、激光退火，热氧第三次生长、CMP抛光，热氧第四次生长、湿法刻蚀、CMP抛光和激光退火。本专利技术通过上述工艺流程，将采用4种不同类型二氧化硅（SiO2）进行多次热氧生长，并采用热氧生长、湿法刻蚀、CMP抛光以及激光退火等相结合方式消除晶圆在热氧生长中的内应力，在保证热氧生长厚度的同时采用湿法刻蚀、CMP抛光以及激光退火方式等消除晶圆内应力。其中主要通过将热氧分多次生长来消除晶圆在热氧生长中的主要内应力，同时结合湿法刻蚀、CMP抛光以及激光退火相结合方式消除晶圆在热氧生长中的剩余内应力；防止内应力聚集出现的晶圆翘曲进而避免晶圆在键合时产生空洞现象，对后续的进一步减薄制程产生影响；这样保证后续的减薄等制程的稳定性，提升生产制造良率。
[0009]作为进一步地优选方案，该方法按照步骤S1至S8循环执行n轮，其中n为正整数。优选地，该方法按照步骤S1至S8循环执行1轮即可得到理想的SiC晶圆键合结果。
[0010]作为进一步地优选方案，第一类型SiO2的热氧内应力方向为X轴正方向；第二类型SiO2的热氧内应力方向为X轴反方向；第三类型SiO2的热氧内应力方向为Y轴正方向；第四类型SiO2的热氧内应力方向为Y轴负方向；其中，X轴方向、Y轴方向是以SiC晶圆为坐标系形成坐标轴。
[0011]作为进一步地优选方案，第一类型SiO2的热氧生长厚度与第二类型SiO2的热氧生长厚度相等，第三类型SiO2的热氧生长厚度与第四类型SiO2的热氧生长厚度相等；且第一类型SiO2的热氧生长厚度大于第三类型SiO2的热氧生长厚度。
[0012]作为进一步地优选方案，第一类型SiO2的热氧生长厚度为300
‑
500nm；第二类型SiO2的热氧生长厚度为300
‑
500nm；第三类型SiO2的热氧生长厚度为100
‑
300nm；第四类型SiO2的热氧生长厚度为100
‑
300nm。
[0013]作为进一步地优选方案，步骤S2中减薄厚度为50
‑
90nm，研磨轮方向为顺时针方向。
[0014]作为进一步地优选方案，步骤S4中湿法刻蚀厚度为10
‑
50nm，减薄厚度为50
‑
90nm，研磨轮方向为逆时针方向。
[0015]作为进一步地优选方案，步骤S6中减薄厚度为30
‑
70nm，研磨轮方向为顺时针方向。
[0016]作为进一步地优选方案，步骤S8中湿法刻蚀厚度为20
‑
80nm，减薄度为30
‑
70nm，研磨轮方向为逆时针方向。
[0017]作为进一步地优选方案，步骤S2、S4、S6和S8中的减薄均包括两次减薄，第一减薄
厚度为减薄厚度的80%
‑
90%，第二次减薄厚度为减薄厚度的10%
‑
20%。
[0018]本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本专利技术一种SiC晶圆自动键合热氧生长方法，通过上述工艺流程，将采用4种不同类型二氧化硅（SiO2）进行多次热氧生长，并采用热氧生长、湿法刻蚀、CMP抛光以及激光退火等相结合方式消除晶圆在热氧生长中的内应力，在保证热氧生长厚度的同时采用湿法刻蚀、CMP抛光以及激光退火方式等消除晶圆内应力。其中主要通过将热氧分多次生长来消除晶圆在热氧生长中的主要内应力，同时结合湿法刻蚀、CMP抛光以及激光退火相结合方式消除晶圆在热氧生长中的剩余内应力；防止内应力聚集出现的晶圆翘曲进而避免晶圆在键合时产生空洞现象，对后续的进一步减薄制程产生影响；这样保证后续的减薄等制程的稳定性，提升生产制造良率。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SiC晶圆自动键合热氧生长方法，其特征在于，该方法包括：S1：对SiC晶圆进行第一类型SiO2的热氧生长；S2：对第一次热氧生长后的SiC晶圆进行减薄、抛光工艺，得到第一次热氧结构；S3：对第一次热氧结构进行第二类型SiO2的热氧生长；S4：对第二次氧生长后的SiC晶圆进行湿法刻蚀、减薄和激光退火工艺，得到第二次热氧结构；S5：对第二次热氧结构进行第三类型SiO2的热氧生长；S6：对第三次热氧生长后的SiC晶圆进行减薄工艺，得到第三次热氧结构；S7：对第三次热氧结构进行第四类型SiO2的热氧生长；S8：对第四次热氧生长后的SiC晶圆进行湿法刻蚀、减薄和激光退火工艺，得到第四次热氧结构，从而完成SiC晶圆自动键合热氧生长；其中，第一类型SiO2的热氧内应力方向与第二类型SiO2的热氧内应力方向相反、第三类型SiO2的热氧内应力方向与第四类型SiO2的热氧内应力方向相反，第一类型SiO2的热氧内应力方向、第二类型SiO2的热氧内应力方向和第三类型SiO2的热氧内应力方向、第四类型SiO2的热氧内应力方向互相垂直。2.根据权利要求1所述的一种SiC晶圆自动键合热氧生长方法，其特征在于，该方法按照步骤S1至S8循环执行n轮，其中n为正整数。3.根据权利要求1所述的一种SiC晶圆自动键合热氧生长方法，其特征在于，所述第一类型SiO2的热氧内应力方向为X轴正方向；所述第二类型SiO2的热氧内应力方向为X轴反方向；所述第三类型SiO2的热氧内应力方向为Y轴正方向；所述第四类型SiO2的热氧内应力方向为Y轴负方向；其中，X轴方向、Y轴方向是以SiC晶圆为坐标系形成坐标轴。4.根据权利要求1所述的一种SiC晶圆自动键合热氧生长方法，其特征在于，所述第一类型SiO2的热氧生长厚度与第二类型SiO2的热氧生长厚度相等，第三类型SiO2的热氧生长厚...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐义洲，王中健，
申请(专利权)人：成都功成半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：