CN107464786A - 一种改善6英寸SiC晶圆翘曲度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种改善6英寸SiC晶圆翘曲度的方法，包括以下步骤：S1、在SiC晶圆的正面和SiC载片的正面旋涂石蜡，并对石蜡进行烘烤；S2、以SiC晶圆旋涂石蜡的一面和SiC载片旋涂石蜡的一面为中间层，将SiC晶圆和SiC载片键合在一起。本发明使用与待处理晶圆相同材质的SiC材料作为载片，并使用石蜡作为键合剂，在SiC晶圆的正面和SiC载片的正面旋涂石蜡，最后键合在一起从而减小SiC晶圆的翘曲度，并可抵抗强硝酸溶解而破坏键合，能够有效的将翘曲度控制在50μm以内，以利于后续的制作工艺。

Description

一种改善6英寸SiC晶圆翘曲度的方法
技术领域
本发明属于半导体制造技术领域，具体涉及一种改善6英寸SiC晶圆翘曲度的方法。
背景技术
作为第三代宽禁带化合物半导体器件的AlGaN/GaN HEMT在功率输出、频率特性等方面具有优良的特性，使其在高温、高频、大功率器件方面有着很好的应用前景，目前在国内外得到了广泛的研究。
选用SiC作为AlGaN/GaN HEMT的首选衬底材料从而制造出SiC基AlGaN/GaN HEMT器件。SiC基AlGaN/GaN HEMT器件需要减薄并刻蚀通孔接地，以改善器件的频率特性和可靠性，方便微波单片集成电路的设计制作，目前SiC基AlGaN/GaN HEMT器件的通孔是对SiC基AlGaN/GaN晶圆进行干法刻蚀形成。目前SiC晶圆的制备都停留在4英寸及其以下尺寸，申请人作为全亚洲第一条GaN化合物半导体生产线，率先开展6英寸SiC基GaN功率半导体器件的研制，但是在翘曲度控制方面受到了极大的阻碍。
目前业内对于4英寸的SiC材料背面工艺采用的方法主要是将4英寸SiC键合在4.15英寸的蓝宝石上，通常的翘曲度会控制在30μm以下。但是对于6英寸SiC材料来说，受限于其生长技术，SiC材料的衬底本身翘曲就有10μm左右，再加上GaN外延层造成的应力拉伸，使得翘曲度增加到50μm左右，这已经是国内最好的水平了。再经过一般的键合工艺之后，翘曲度将会增加到70μm以上，如此大的翘曲度会对晶圆背面工艺造成很大的影响。然而目前没有能有效降低6英寸SiC基GaN功率半导体器件翘曲度的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以将翘曲度控制在50μm以内的改善6英寸SiC晶圆翘曲度的方法。
为达到上述要求，本发明采取的技术方案是：提供一种改善6英寸SiC晶圆翘曲度的方法，包括以下步骤：
S1、在SiC晶圆的正面和SiC载片的正面旋涂石蜡，并对石蜡进行烘烤；
S2、以SiC晶圆旋涂石蜡的一面和SiC载片旋涂石蜡的一面为中间层，将SiC晶圆和SiC载片键合在一起。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：使用与待处理晶圆相同材质的SiC材料作为载片，并使用石蜡作为键合剂，在SiC晶圆的正面和SiC载片的正面旋涂石蜡，最后键合在一起从而减小SiC晶圆的翘曲度，并可抵抗强硝酸溶解而破坏键合，能够有效的将翘曲度控制在50μm以内，以利于后续的制作工艺。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本申请作进一步地详细说明。为简单起见，以下描述中省略了本领域技术人员公知的某些技术特征。
如图1所示，本实施例提供一种改善6英寸SiC晶圆翘曲度的方法，包括以下步骤：
S0、对SiC晶圆和SiC载片进行清洗，去除晶圆表面的颗粒物质等；具体为：
使用IPA溶液冲洗SiC晶圆和SiC载片，冲洗时间为3min，IPA溶液组分为IPA：H2O＝9:1；
冲洗完毕后对SiC晶圆和SiC载片进行水浴浸泡以去除IPA溶液；
水浴浸泡后对SiC晶圆和SiC载片在N2氛围中进行干燥，干燥温度为80℃，并对SiC晶圆和SiC载片进行甩干，甩干转速为2000rpm，甩干时间为5min；
S1、在SiC晶圆的正面旋涂石蜡以保护正面图形器件，并对石蜡进行烘烤；在SiC载片的正面旋涂石蜡来增加胶厚，防止在解键合过程中造成SiC晶圆的划伤；并对石蜡进行烘烤；
SiC晶圆和SiC载片旋涂石蜡时，石蜡体积为30mL，首先将转速调至600rpm，旋涂15s；再将转速调至2000rpm，旋涂60s；旋涂的石蜡厚度均为12μm，均匀性<5％；烘烤的温度为150℃，烘烤时间为600s，将pin的位置降至3mm以下；
检查SiC晶圆和SiC载片旋涂石蜡有无气泡，无气泡可进行下一步工艺，有气泡需要返工；
S2、以SiC晶圆旋涂石蜡的一面和SiC载片旋涂石蜡的一面为中间层，将SiC晶圆和SiC载片键合在一起；具体为：
将SiC晶圆正面朝上放置在键合机台上，即旋涂石蜡的一面朝上，将用于放置晶圆的顶针固定在SiC晶圆上，将SiC载片正面朝下放置在顶针上，即旋涂石蜡的一面朝下；保证SiC晶圆和SiC载片的同圆心率<0.5mm，因为两片晶圆偏差太远会对减薄研磨工艺造成影响，轻则产生裂纹，重则破片；
开始抽真空，真空度控制在1mBar以下，升温至200℃以上，停留2min保证石蜡被烤软，然后pin位置开始降低，保证SiC晶圆和SiC载片贴合；再在SiC载片上施加大小为2200N的压力，施加压力的时间为5min；
降温至60℃，恢复气压至大气压，完成键合工艺，取出键合后的SiC晶圆和SiC载片；
S3、对键合后的SiC晶圆和SiC载片进行检查的步骤，检查是否存在气泡和裂纹。
本发明适用于所有SiC衬底晶圆，包括但不限于六英寸衬底或GaN HEMT外延。
以上实施例仅表示本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明保护范围。因此本发明的保护范围应该以权利要求为准。

Claims (9)

1.一种改善6英寸SiC晶圆翘曲度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在SiC晶圆的正面和SiC载片的正面旋涂石蜡，并对石蜡进行烘烤；
S2、以SiC晶圆旋涂石蜡的一面和SiC载片旋涂石蜡的一面为中间层，将SiC晶圆和SiC载片键合在一起。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S1之前还包括对所述SiC晶圆和所述SiC载片进行清洗的步骤。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述清洗方式具体为：
使用IPA溶液冲洗所述SiC晶圆和所述SiC载片，冲洗时间为3min；
冲洗完毕后对SiC晶圆和SiC载片进行水浴浸泡以去除IPA溶液；
水浴浸泡后对SiC晶圆和SiC载片在N2氛围中进行干燥，干燥温度为80℃，并对SiC晶圆和SiC载片进行甩干，甩干转速为2000rpm，甩干时间为5min。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述IPA溶液组分为IPA：H2O＝9:1。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2之后还包括对键合后的所述SiC晶圆和所述SiC载片进行检查的步骤，检查是否存在气泡和裂纹。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中SiC晶圆正面旋涂的石蜡厚度为10～13μm，均匀性<5％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中SiC载片正面旋涂的石蜡厚度为10～13μm，均匀性<5％。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中烘烤的温度为150℃，烘烤时间为600s。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中键合工艺具体包括：
将所述SiC晶圆正面朝上放置在键合机台上，将用于放置晶圆的顶针固定在SiC晶圆上，将所述SiC载片正面朝下放置在顶针上，SiC晶圆和SiC载片的同圆心率<0.5mm；
键合机内真空度控制在1mBar以下，升温至200℃以上，并在SiC载片上施加大小为1000～2200N的压力，施加压力的时间为5min；
降温至60℃，恢复气压至大气压，完成键合工艺。
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