CN106625204B - 一种大尺寸SiC晶片的背面处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种大尺寸SiC晶片的背面处理方法，其包括以下步骤：步骤1：对SiC晶片正面覆盖蓝膜作为保护层；步骤2：将SiC晶片正面贴入抛光夹具的模板内，该SiC晶片正面覆盖的蓝膜与模板紧密接触，且其之间无气泡；步骤3：将装好SiC晶片的抛光夹具放置于抛光设备上，抛光设备对SiC晶片背面进行研磨抛光处理；步骤4：对SiC晶片进行清洗，封装；其中，于步骤3中，抛光设备采用金刚石研磨液与CMP抛光液调配制成的组合型研磨抛光液，配合合成纤维聚合物抛光垫对SiC晶片背面进行研磨抛光处理。本发明可快速将SiC晶片背面原先可见的背面生长层和污染层进行有效去除，同时还可有效控制并减小SiC晶片的应力和形变。
Description
技术领域：
本发明涉及半导体材料技术领域，特指一种大尺寸SiC晶片的背面处理方法。
背景技术：
碳化硅(SiC)材料，由于其高热导率、高击穿场强、禁带宽度大、电子饱和漂移速率高，以及耐高温、抗辐射和化学稳定性好等优良理化特性，成为制备功率半导体器件的第三代半导体材料，但是由于SiC具有极高的硬度(莫氏硬度为9.2)以及极强的表面张力，却给半导体后道工艺带来极大的难题，为了后续进行电镀背金等一系列复杂的半导体工艺，需要对晶片背面进行清洁和抛光处理。
作为当代最具有战略意义的第三代半导体材料之一，SiC材料和器件正在迅速发展，目前6英寸晶片已经在逐步替代4英寸晶片而成为主流，控制加工成本和提高加工效率也是目前SiC材料发展的重要趋势。作为一步关键的衔接工序，背面处理的效果决定着前道和后道工艺能否衔接，保障电路性能的稳定发挥、不退化。
现有技术，难以采用晶片减薄机快速对SiC晶片进行快速有效的减薄或背面处理；而采用研磨抛光的传统工艺非常耗时耗力，而且加工过程中使用硬性研磨盘和研磨液的步骤通常导致晶片的应力剧变和形变严重，表现为晶片弯曲度Bow和晶片翘曲度Warp的数值通常是五至十倍的增加，极易损伤晶片并严重增大了晶片破损几率。
因此，针对需要快速达到背面清洁度和粗糙度的SiC晶片，目前缺少一种有效的背面处理方法。有鉴于此，本发明人提出以下技术方案。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种大尺寸SiC晶片的背面处理方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用了下述技术方案：该大尺寸SiC晶片的背面处理方法包括以下步骤：步骤1：对SiC晶片正面覆盖蓝膜作为保护层；步骤2：将SiC晶片正面贴入抛光夹具的模板内，该SiC晶片正面覆盖的蓝膜与模板紧密接触，且其之间无气泡；步骤3：将装好SiC晶片的抛光夹具放置于抛光设备上，抛光设备对SiC晶片背面进行研磨抛光处理；步骤4：对SiC晶片进行清洗，封装；其中，于步骤3中，抛光设备采用金刚石研磨液与CMP抛光液调配制成的组合型研磨抛光液，配合合成纤维聚合物抛光垫对SiC晶片背面进行研磨抛光处理。
进一步而言，上述技术方案中，步骤3中所述组合型研磨抛光液的PH值为8～11，且组合型研磨抛光液由按照体积比比值为0.2～5.0的金刚石研磨液与CMP抛光液调配制成，其中，金刚石研磨液为中性金刚石研磨液，且该中性金刚石研磨液中金刚石粒径为1～15μm；合成纤维聚合物抛光垫对SiC晶片背面进行研磨抛光处理的磨抛压力为2～40kPa。
进一步而言，上述技术方案中，步骤3中所述组合型研磨抛光液的PH值为10.2，且组合型研磨抛光液由按照体积比比值为2的金刚石研磨液与CMP抛光液调配制成，其中，金刚石研磨液为中性金刚石研磨液，且该中性金刚石研磨液中金刚石粒径为5μm；合成纤维聚合物抛光垫对SiC晶片背面进行研磨抛光处理的磨抛压力为8kPa。
进一步而言，上述技术方案中，所述大尺寸SiC晶片为6英寸的外延层制有器件图形的SiC晶片，该SiC晶片的外延层上制有器件图形层以及覆盖于器件图形层上的光刻胶保护层，该光刻胶保护层与所述蓝膜贴合。
进一步而言，上述技术方案中，于步骤3中，将合成纤维聚合物抛光垫粘贴固定于抛光设备的主盘上，将装好SiC晶片的抛光夹具放置于合成纤维聚合物抛光垫上，其中，SiC晶片背面与合成纤维聚合物抛光垫接触，并使用摆臂锁定夹具的位置，在主盘公转的同时，于合成纤维聚合物抛光垫表面连续供应组合型研磨抛光液，使用摆臂控制夹具产生自转以及摆动，以对SiC晶片背面均匀研磨抛光，其中，该抛光设备对SiC晶片背面进行研磨抛光处理时，公转主盘的公转速率为50转/分钟，抛光夹具自转速率为10转/分钟，摆臂摆动频率为8次/分钟。
进一步而言，上述技术方案中，步骤4中，采用去离子水对外延层制有器件图形的SiC晶片进行清洗。
进一步而言，上述技术方案中，步骤3中所述组合型研磨抛光液的PH值为10.2，且组合型研磨抛光液由按照体积比比值为2的金刚石研磨液与CMP抛光液调配制成，其中，金刚石研磨液为中性金刚石研磨液，且该中性金刚石研磨液中金刚石粒径为5μm；合成纤维聚合物抛光垫对SiC晶片背面进行研磨抛光处理的磨抛压力为12kPa。
进一步而言，上述技术方案中，所述大尺寸SiC晶片为4英寸的制有外延层的SiC晶片，该SiC晶片上的外延层与所述蓝膜贴合。
进一步而言，上述技术方案中，于步骤3中，将合成纤维聚合物抛光垫粘贴固定于抛光设备的主盘上，将装好SiC晶片的抛光夹具放置于合成纤维聚合物抛光垫上，其中，SiC晶片背面与合成纤维聚合物抛光垫接触，并使用摆臂锁定夹具的位置，在主盘公转的同时，于合成纤维聚合物抛光垫表面连续供应组合型研磨抛光液，使用摆臂控制夹具产生自转以及摆动，以对SiC晶片背面均匀研磨抛光，其中，该抛光设备对SiC晶片背面进行研磨抛光处理时，公转主盘的公转速率为50转/分钟，抛光夹具自转速率为10转/分钟，摆臂摆动频率为16次/分钟。
进一步而言，上述技术方案中，步骤4中，先采用去离子水对制有外延层的SiC晶片进行清洗，再去掉蓝膜，再通过清洗机按照标准RCA清洗流程对制有外延层的SiC晶片进行双面清洗，然后进行真空包装以封装。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：
1、本发明可快速将SiC晶片背面原先可见的背面生长层和污染层进行有效去除，且本发明在快速处理SiC晶片背面的同时，可以有效控制并减小SiC晶片的应力和形变，保证SiC晶片不会出现受损现象，以此提高市场竞争力。
2、本发明还可以通过选择不同规格粒径的金刚石，以调整SiC晶片背面处理的粗糙度，以满足后续制作牢固电极以及其它器件加工的不同需求。
3、本发明可以作为后续SiC器件加工工艺的有效的预处理步骤。
附图说明：
图1是本发明实施例一对外延层制有器件图形的SiC晶圆片的背面处理示意图；
图2是本发明实施例二制有外延层的SiC晶片的背面处理示意图。
具体实施方式：
下面结合具体实施例和附图对本发明进一步说明。
实施例一：
结合图1所示，本发明为一种大尺寸SiC晶片的背面处理方法，其包括以下步骤：
步骤1：对SiC晶片1正面覆盖蓝膜2作为保护层；
步骤2：将SiC晶片正面贴入抛光夹具的模板内，该SiC晶片正面覆盖的蓝膜与模板紧密接触，且其之间无气泡；
步骤3：将装好SiC晶片的抛光夹具放置于抛光设备上，抛光设备对SiC晶片背面进行研磨抛光处理；
步骤4：对SiC晶片进行清洗，封装；
其中，于步骤3中，抛光设备采用金刚石研磨液与CMP抛光液调配制成的组合型研磨抛光液3，配合合成纤维聚合物抛光垫4对SiC晶片背面进行研磨抛光处理。
于本实施例一中，所述大尺寸SiC晶片为6英寸的外延层制有器件图形的SiC晶片1，该SiC晶片1的外延层上制有器件图形层10以及覆盖于器件图形层10上的光刻胶保护层11，该光刻胶保护层与所述蓝膜2贴合。光刻胶保护层可以预防器件单元的受潮和氧化，蓝膜可以预防SiC晶片表面被少量渗入的研磨颗粒划伤。
上述蓝膜为由聚合物材质构成的耐水耐腐蚀保护薄膜。
步骤3中所述组合型研磨抛光液3的PH值为8～11，且组合型研磨抛光液由按照体积比比值为0.2～5.0的金刚石研磨液与CMP抛光液调配制成，其中，金刚石研磨液为中性金刚石研磨液，且该中性金刚石研磨液中金刚石粒径为1～15μm；合成纤维聚合物抛光垫对SiC晶片背面进行研磨抛光处理的磨抛压力为2～40kPa。
于本实施例一中，优选的，步骤3中所述组合型研磨抛光液的PH值为10.2，且组合型研磨抛光液由按照体积比比值为2的金刚石研磨液与CMP抛光液调配制成，其中，金刚石研磨液为中性金刚石研磨液，且该中性金刚石研磨液中金刚石粒径为5μm；合成纤维聚合物抛光垫对SiC晶片背面进行研磨抛光处理的磨抛压力为8kPa。
另外，还可以通过选择不同规格粒径的金刚石，以调整SiC晶片背面处理的粗糙度，以满足后续制作牢固电极以及其它器件加工的不同需求。
于步骤3中，将合成纤维聚合物抛光垫粘贴固定于抛光设备的主盘上，将装好SiC晶片的抛光夹具放置于合成纤维聚合物抛光垫上，其中，SiC晶片背面与合成纤维聚合物抛光垫接触，并使用摆臂锁定夹具的位置，在主盘公转的同时，于合成纤维聚合物抛光垫表面连续供应组合型研磨抛光液，使用摆臂控制夹具产生自转以及摆动，以对SiC晶片背面均匀研磨抛光，其中，该抛光设备对SiC晶片背面进行研磨抛光处理时，公转主盘的公转速率为50转/分钟，抛光夹具自转速率为10转/分钟，摆臂摆动频率为8次/分钟。
步骤4中，采用去离子水对外延层制有器件图形的SiC晶片进行清洗。
外延层制有器件图形的SiC晶片在通过本发明大尺寸SiC晶片的背面处理方法处理之前，其弯曲度和翘曲度的值分别为Bow＝25μm和Warp＝49μm，外延层制有器件图形的SiC晶片在通过本发明大尺寸SiC晶片的背面处理方法处理之后，其弯曲度和翘曲度的值分别为Bow＝18μm和Warp＝35μm，也就是说，外延层制有器件图形的SiC晶片的应力和形变在加工过程中得到控制，并且最终得到一定的改善。也就是说，本发明可快速将SiC晶片背面原先可见的背面生长层和污染层12进行有效去除，且本发明在快速处理SiC晶片背面的同时，可以有效控制并减小SiC晶片的应力和形变，保证SiC晶片不会出现受损现象，以此提高市场竞争力。
实施例二：
结合图2所示，本发明为一种大尺寸SiC晶片的背面处理方法，其包括以下步骤：
步骤1：对SiC晶片1正面覆盖蓝膜2作为保护层；
步骤2：将SiC晶片1正面贴入抛光夹具的模板内，该SiC晶片正面覆盖的蓝膜2与模板紧密接触，且其之间无气泡；
步骤3：将装好SiC晶片的抛光夹具放置于抛光设备上，抛光设备对SiC晶片背面进行研磨抛光处理；
步骤4：对SiC晶片进行清洗，封装；
其中，于步骤3中，抛光设备采用金刚石研磨液与CMP抛光液调配制成的组合型研磨抛光液3，配合合成纤维聚合物抛光垫4对SiC晶片背面进行研磨抛光处理。
于本实施例二中，所述大尺寸SiC晶片为4英寸的制有外延层的SiC晶片，该SiC晶片1上的外延层13与所述蓝膜2贴合，以此可以有效预防后续加工过程中渗入的少量研磨颗粒划伤SiC晶片的外延层表面。
SiC晶片正面覆盖的蓝膜与模板紧密接触，且其之间无气泡；
上述蓝膜为由聚合物材质构成的耐水耐腐蚀保护薄膜。
步骤3中所述组合型研磨抛光液的PH值为8～11，且组合型研磨抛光液由按照体积比比值为0.2～5.0的金刚石研磨液与CMP抛光液调配制成，其中，金刚石研磨液为中性金刚石研磨液，且该中性金刚石研磨液中金刚石粒径为1～15μm；合成纤维聚合物抛光垫对SiC晶片背面进行研磨抛光处理的磨抛压力为2～40kPa。
本实施例作为优选的实施例，步骤3中所述组合型研磨抛光液的PH值为10.2，且组合型研磨抛光液由按照体积比比值为2的金刚石研磨液与CMP抛光液调配制成，其中，金刚石研磨液为中性金刚石研磨液，且该中性金刚石研磨液中金刚石粒径为5μm；合成纤维聚合物抛光垫对SiC晶片背面进行研磨抛光处理的磨抛压力为12kPa。
另外，还可以通过选择不同规格粒径的金刚石，以调整SiC晶片背面处理的粗糙度，以满足后续制作牢固电极以及其它器件加工的不同需求。
于步骤3中，将合成纤维聚合物抛光垫粘贴固定于抛光设备的主盘上，将装好SiC晶片的抛光夹具放置于合成纤维聚合物抛光垫上，其中，SiC晶片背面与合成纤维聚合物抛光垫接触，并使用摆臂锁定夹具的位置，在主盘公转的同时，于合成纤维聚合物抛光垫表面连续供应组合型研磨抛光液，使用摆臂控制夹具产生自转以及摆动，以对SiC晶片背面均匀研磨抛光，其中，该抛光设备对SiC晶片背面进行研磨抛光处理时，公转主盘的公转速率为50转/分钟，抛光夹具自转速率为10转/分钟，摆臂摆动频率为16次/分钟。
步骤4中，先采用去离子水对制有外延层的SiC晶片进行清洗，再去掉蓝膜，再通过清洗机按照标准RCA清洗流程对制有外延层的SiC晶片进行双面清洗，然后进行真空包装以封装。
本实施例二中的制有外延层的SiC晶片通过本发明大尺寸SiC晶片的背面处理方法处理之前，其弯曲度和翘曲度的值分别为Bow＝19μm和Warp＝20μm，在通过本发明大尺寸SiC晶片的背面处理方法处理之后，其弯曲度和翘曲度的值分别为Bow＝14μm和Warp＝16μm，也就是说，制有外延层的SiC晶片的应力和形变在加工过程中得到控制，并且最终得到一定的改善。也就是说，本发明可快速将SiC晶片背面原先可见的背面生长层和污染层12进行有效去除，且本发明在快速处理SiC晶片背面的同时，可以有效控制并减小SiC晶片的应力和形变，保证SiC晶片不会出现受损现象，以此提高市场竞争力。
当然，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非来限制本发明实施范围，凡依本发明申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。
Claims (7)
1.一种大尺寸SiC晶片的背面处理方法，其特征在于，该背面处理方法包括以下步骤：
步骤1：对SiC晶片正面覆盖蓝膜作为保护层；
步骤2：将SiC晶片正面贴入抛光夹具的模板内，该SiC晶片正面覆盖的蓝膜与模板紧密接触，且其之间无气泡；
步骤3：将装好SiC晶片的抛光夹具放置于抛光设备上，抛光设备对SiC晶片背面进行研磨抛光处理；
步骤4：对SiC晶片进行清洗，封装；
其中，于步骤3中，抛光设备采用金刚石研磨液与CMP抛光液调配制成的组合型研磨抛光液，配合合成纤维聚合物抛光垫对SiC晶片背面进行研磨抛光处理；
步骤3中所述组合型研磨抛光液的PH值为10.2，且组合型研磨抛光液由按照体积比比值为2的金刚石研磨液与CMP抛光液调配制成，其中，金刚石研磨液为中性金刚石研磨液，且该中性金刚石研磨液中金刚石粒径为5μm；合成纤维聚合物抛光垫对SiC晶片背面进行研磨抛光处理的磨抛压力为8kPa或12kPa。
2.根据权利要求1所述的一种大尺寸SiC晶片的背面处理方法，其特征在于：所述大尺寸SiC晶片为6英寸的外延层制有器件图形的SiC晶片，该SiC晶片的外延层上制有器件图形层以及覆盖于器件图形层上的光刻胶保护层，该光刻胶保护层与所述蓝膜贴合。
3.根据权利要求2所述的一种大尺寸SiC晶片的背面处理方法，其特征在于：于步骤3中，将合成纤维聚合物抛光垫粘贴固定于抛光设备的主盘上，将装好SiC晶片的抛光夹具放置于合成纤维聚合物抛光垫上，其中，SiC晶片背面与合成纤维聚合物抛光垫接触，并使用摆臂锁定夹具的位置，在主盘公转的同时，于合成纤维聚合物抛光垫表面连续供应组合型研磨抛光液，使用摆臂控制夹具产生自转以及摆动，以对SiC晶片背面均匀研磨抛光，其中，该抛光设备对SiC晶片背面进行研磨抛光处理时，公转主盘的公转速率为50转/分钟，抛光夹具自转速率为10转/分钟，摆臂摆动频率为8次/分钟。
4.根据权利要求3所述的一种大尺寸SiC晶片的背面处理方法，其特征在于：步骤4中，采用去离子水对外延层制有器件图形的SiC晶片进行清洗。
5.根据权利要求1所述的一种大尺寸SiC晶片的背面处理方法，其特征在于：所述大尺寸SiC晶片为4英寸的制有外延层的SiC晶片，该SiC晶片上的外延层与所述蓝膜贴合。
6.根据权利要求5所述的一种大尺寸SiC晶片的背面处理方法，其特征在于：于步骤3中，将合成纤维聚合物抛光垫粘贴固定于抛光设备的主盘上，将装好SiC晶片的抛光夹具放置于合成纤维聚合物抛光垫上，其中，SiC晶片背面与合成纤维聚合物抛光垫接触，并使用摆臂锁定夹具的位置，在主盘公转的同时，于合成纤维聚合物抛光垫表面连续供应组合型研磨抛光液，使用摆臂控制夹具产生自转以及摆动，以对SiC晶片背面均匀研磨抛光，其中，该抛光设备对SiC晶片背面进行研磨抛光处理时，公转主盘的公转速率为50转/分钟，抛光夹具自转速率为10转/分钟，摆臂摆动频率为16次/分钟。
7.根据权利要求6所述的一种大尺寸SiC晶片的背面处理方法，其特征在于：步骤4中，先采用去离子水对制有外延层的SiC晶片进行清洗，再去掉蓝膜，再通过清洗机按照标准RCA清洗流程对制有外延层的SiC晶片进行双面清洗，然后进行真空包装以封装。
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