一种利用制造技术

本发明专利技术提供了一种利用碳化硅晶棒的头尾片制备衬底的方法，包括：获取取晶圆片的厚度和第一外观图片；若厚度大于等于第一预设厚度值且外观不存在缺陷，则标记晶圆片未被切割的一面；对该面进行研磨，直至晶圆片的厚度处于第二预设范围内；双面研磨晶圆片，直至厚度处于第三预设范围内；获取晶圆片的表面质量参数和第二外观图片；若表面质量参数满足目标参数且外观不存在缺陷，则按预设工艺参数进行圆周倒角处理；对晶圆片进行双面抛光，直至晶圆片的厚度处于第四预设范围内；根据预设要求，挑选合格的晶圆片

【技术实现步骤摘要】
一种利用SiC晶棒的头尾片制备衬底的方法


[0001]本专利技术涉及
SiC
晶棒加工
，特别涉及一种利用
SiC
晶棒的头尾片制备衬底的方法
。

技术介绍

[0002]碳化硅
(Silicon Carbide)
是目前发展最成熟的第三代半导体材料，化学式为
SiC
，它具有高临界击穿电场
、
大禁带宽度
、
高电子迁移率等优势
。
目前，应用最广泛的
SiC
晶型是
4H
‑
SiC
和
6H
‑
SiC
，其中
6H
‑
SiC
适合
LED
等光电子领域，
4H
‑
SiC
相对
6H
‑
SiC
而言电子迁移率更高，特别适合制备高频
、
高温
、
大功率微电子器件，尤其在
SiC
衬底方面的应用
。SiC
衬底是将高纯度多晶
SiC
粉末经过升华
、
晶体生长
、
切割
、
研磨
、
清洗
、
真空退火
、
抛光等过程制造而成的薄片形态的碳化硅晶圆
。
外延是指在衬底的上表面生长一层单晶材料，如果衬底与外延层是同一种材料，这种外延层被称作同质外延，如果衬底与外延层是不同的材料，则称作异质外延
。
在
SiC
衬底成形和加工的过程中，会不可避免地在其表面或近表面引入缺陷，影响
SiC
衬底的体材料质量和表面质量，直接用其制备的器件的性能会较差
。
而外延层的生长可以消除许多缺陷，使晶格排列整齐，表面形貌较衬底大为改观，这样的外延片用于制造半导体器件，可以极大提高半导体器件的参数稳定性和良率
。
例如，在碳化硅衬底上异质生长氮化镓外延层，可以用来制造中低压高频功率器件
、
大功率微波射频器件以及光电器件；在碳化硅衬底上同质生长碳化硅外延层，可用于制造功率器件
。
[0003]由于晶体的结构具有周期性和对称性，因此一般使用晶面和晶向来描述晶体中原子的相对位置，而六方晶系的晶面指数和晶向指数一般使用密勒
‑
布喇菲指数
(hkil)
来标定，例如
4H
‑
SiC
为六方晶格结构，用
(UVTW)
来表示
4H
‑
SiC
的晶面指数，用
[uvtw]来表示
4H
‑
SiC
的晶向指数
。
在
SiC
同质外延中，为了保证外延材料能够有效地继承衬底的堆垛序列，保证晶体质量，大多采用沿
<11
‑
20>
偏轴向4°
或者8°
方向的
SiC
衬底
。
衬底偏角切割的意义在于在衬底表面引入原子级别的台阶，在外延过程中吸附的原子倾向于在台阶处成核生长，确保外延过程按台阶流动
(Step
‑
Flow)
生长模式进行
。
例如，在导电型
4H
‑
SiC
衬底上同质生长一层
4H
‑
SiC
单晶外延，对于晶向角度的要求
Off axis
方向一般是4°
toward<11
‑
20>
±
0.5
°
for 4H
‑
N
，
ON axis
方向一般是
<0001>
±
0.5
°
for 4H
‑
Si。
[0004]目前一般采用金刚石线多线切割机切割
SiC
晶棒，由于
SiC
晶体具有各向异性的特点，为了保证切割后的
SiC
衬底片的晶向角度符合技术要求，在切割前会对
SiC
晶棒进行定向粘棒
。
之后多线切割机按照设定的向下进给的速率，将
SiC
晶棒缓慢地向下移动，两个同方向高速旋转的线辊表面车出一定槽距的槽沟，金刚线绕线于槽沟中以形成切割线网，
SiC
晶棒向下压入时，金刚线由线辊旋转带动而产生拉锯式的切割力，从而对
SiC
晶棒进行切割
。
其中，金刚线网之间的距离就是
SiC
晶圆片的厚度
。SiC
晶棒在被金刚线网切割后，
SiC
晶棒两端的头尾部位置都会各产生一片晶圆片，该晶圆片的其中一个面经过金刚线完整切割，而另外一个面不会被金刚线完整切割
。
由于粘棒后
SiC
晶棒的物理圆柱中心线与实际的晶向线存在一定的相互夹角，晶棒的圆柱中心线相对两头的硅面和碳面并不能保证是完全
的垂直关系，切割后的表面存在一定的倾斜，此时会有部分
SiC
晶棒头尾片因达不到标准厚度，导致未被利用，从而加大了材料的浪费，影响了生产效益
。

技术实现思路

[0005]基于此，本专利技术的目的是提供一种利用
SiC
晶棒的头尾片制备衬底的方法，能够对部分
SiC
晶棒的头尾部的晶圆片进行再处理以制作成厚度规格偏薄或厚度规格更小的
SiC
衬底，实现减小材料浪费的目的
。
[0006]本专利技术提供了一种利用
SiC
晶棒的头尾片制备衬底的方法，具体包括以下步骤：
[0007]S100、
获取晶圆片的厚度和第一外观图片；
[0008]S200、
判断所述厚度是否小于第一预设厚度值，同时根据所述第一外观图片判断所述晶圆片的外观是否存在缺陷；
[0009]S300、
若否，则标记所述晶圆片未被切割的一面；
[0010]S400、
对所述晶圆片被标记的一面进行研磨，直至所述晶圆片的厚度处于第二预设范围内；
[0011]S500、
对所述晶圆片的双面进行研磨，直至所述晶圆片的厚度处于第三预设范围内；
[0012]S600、
获取所述晶圆片的表面质量参数和第二外观图片；
[0013]S700、
判断所述表面质量参数是否不满足目标参数，同时根据所述第二外观图片判断所述晶圆片的外观是否存在缺陷；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种利用碳化硅晶棒的头尾片制备衬底的方法，其特征在于，所述方法包括：
S100、
获取晶圆片的厚度和第一外观图片；
S200、
判断所述厚度是否小于第一预设厚度值，同时根据所述第一外观图片判断所述晶圆片的外观是否存在缺陷；
S300、
若否，则标记所述晶圆片未被切割的一面；
S400、
对所述晶圆片被标记的一面进行研磨，直至所述晶圆片的厚度处于第二预设范围内；
S500、
对所述晶圆片的双面进行研磨，直至所述晶圆片的厚度处于第三预设范围内；
S600、
获取所述晶圆片的表面质量参数和第二外观图片；
S700、
判断所述表面质量参数是否不满足目标参数，同时根据所述第二外观图片判断所述晶圆片的外观是否存在缺陷；
S800、
若否，则按预设工艺参数进行圆周倒角处理；
S900、
对圆周倒角后的所述晶圆片进行双面抛光，直至所述晶圆片的厚度处于第四预设范围内；
S1000、
根据预设要求，挑选合格的晶圆片
。2.
根据权利要求1所述的利用碳化硅晶棒的头尾片制备衬底的方法，其特征在于，步骤
S400
包括：
S410、
以预定步长将所述晶圆片的厚度划分为不同的厚度范围；
S420、
将属于同一厚度范围的所述晶圆片划分为包含相同数量的若干组，通过上蜡机将同一组的晶圆片未被标记的一面粘接在其中一个陶瓷盘正面上；
S430、
将若干个陶瓷盘的正面倒放在游星轮治具上；
S440、
开启双面研磨机对该面进行多次分段加速研磨直至所述晶圆片的厚度处于第二预设范围内；
S450、
加热研磨后的所述晶圆片使其从陶瓷盘上脱落
。3.
根据权利要求2所述的利用碳化硅晶棒的头尾片制备衬底的方法，其特征在于，步骤
S440
包括：
S441、
将每一次研磨划分为多个研磨段，双面研磨机根据预设的加工时间采用研磨浆料循环的方式对所述晶圆片进行第一次研磨，其中每一研磨段双面研磨机的转速大于前一段，并且每一研磨段均有各自对应的加工时间；
S442、
双面研磨机采用研磨浆料循环的方式对所述晶圆片进行
N
次研磨直至研磨后测量的所述晶圆片厚度处于第二预设范围内，其中，第
N
次的研磨时间由第
N
‑1次研磨的研磨速率确定，第
N
‑1次研磨的研磨速率由第
N
‑1次研磨前后所述晶圆片的厚度差与各研磨段研磨时间总和获取，
N
为
≥2
的正整数；其中，所用研磨浆料包括粒径为
240#
的碳化硼粉末
、
纯水
、
悬浮剂，三者的质量比例为1～
1.5
：
1.8
～
2.5
：
0.1
～
0.15。4.
根据权利要求1所述的利用碳化硅晶棒的头尾片制备衬底的方法，其特征在于，步骤
S500
包括：
S510、
将多个所述晶圆片均匀贴合在游星轮孔内；
S520、
将双面研磨机的上研磨盘平压在所述晶圆片朝上的一面；
S530、
开启所述双面研磨机以对所述晶圆片的双面进行多次分段加速加压研磨，直至所述晶圆片厚度处于第三预设范围内
。5.
根据权利要求4所述的利用碳化硅晶棒的头尾片制备衬底的方法，其特征在于，步骤
S530
包括：
S531、
将每一次研磨划分为多个研磨段，双面研磨机采用研磨浆料直排的方式以预设的加工时间对所述晶圆片进行第一次研磨，其中每一研磨段所述双面研磨机的转速大于前一段，并且每一研磨段均有对应的加工时间；
S532、
所述双面研磨机采用研磨浆料直排的方式对所述晶圆片进行第二次研磨，使研磨后测量的所述晶圆片厚度处于第三预设范围内，其中，第二次的研磨时间由第一次研磨的研磨速率确定，第一次研磨的研磨速率由第一次研磨前后所述晶圆片的厚度差与各研磨段研磨时间总和获取；其中，所用研磨浆料包括粒径为
W14
的碳化硼粉末
、
纯水
、
悬浮剂，三者的质量比例为1～
1.5
：
1.8
～
2.5
：
0.1
～
0.15。6.
根据权利要求1至5任一项所述的利用碳化硅晶棒的头尾片制备衬底的方法，其特征在于，在步骤
S100
之前还包括：将碳化硅晶棒的头尾片依次进行清洗
、
干燥处...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵元亚，崔思远，文国昇，金从龙，
申请(专利权)人：江西兆驰半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：