CN107993936A - 衬底加工方法 - Google Patents

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刘桂勇
兰立广
宋士佳
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    • H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing

Abstract

本发明公开了一种衬底加工方法，其包括对经过切片所得的衬底进行磨边，以降低衬底边缘的粗糙度；使经过磨边工序后的衬底进入腐蚀工序，以去除由切片工序产生的损伤层的第一部分；对经过腐蚀工序的衬底进行抛光，以去除损伤层的第二部分。本发明提供的衬底加工方法，取消了研磨工序，在衬底依次经过切片和磨边工序后，即进入腐蚀工序，由此可以直接对由切片工序产生的损伤层进行去除，而不会产生新的损伤层，由此避免了材料的浪费，降低了衬底的生产成本，同时减少了工艺步骤，提高了生产效率。

Description

衬底加工方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种衬底加工方法。
背景技术
砷化镓、蓝宝石、硅片等衬底广泛应用于高频及无线通讯、光致发光以及太阳能电池发电等半导体领域。
目前，市场上应用的这些衬底生产工艺复杂，成本高昂，如何进一步降低衬底的加工成本便成为大家争相追求的目标。
在现有技术中，衬底在加工过程中均需要经过研磨工序，以除去前道工序造成的损伤层。但是研磨工序同样会增加新的损伤层，从而增加了后续抛光的难度，即增加了抛光时间以及衬底本身的去除量，造成了加工成本的增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种衬底加工方法，以解决上述现有技术中的问题，节约加工时间和加工成本，提高加工精度。
本发明提供了一种衬底加工方法，其中，包括如下步骤：
磨边：对经过切片所得的衬底进行磨边，以降低所述衬底边缘的粗糙度；
腐蚀：使经过磨边工序后的所述衬底进入腐蚀工序，以去除由切片工序产生的损伤层的第一部分；
抛光：对经过腐蚀工序的所述衬底进行抛光，以去除所述损伤层的第二部分。
如上所述的衬底加工方法，其中，优选的是，所述抛光步骤之后还包括：
清洗：对经过抛光工序的所述衬底进行清洗，以降低所述衬底表面粗糙度。
如上所述的衬底加工方法，其中，优选的是，所述抛光步骤具体包括：
第一粗抛：使经过所述腐蚀工序的所述衬底进入第一粗抛工序，以去除所述损伤层的第二部分；
第二粗抛：使经过所述第一粗抛工序的所述衬底进入第二粗抛工序，以初步降低所述衬底表面的粗糙度；
精抛：使经过所述第二粗抛工序的所述衬底进入精抛工序，以使所述衬底表面获得符合要求的粗糙度。
如上所述的衬底加工方法，其中，优选的是，所述抛光步骤具体还包括：
通过使用抛光垫和抛光液对所述衬底进行抛光。
如上所述的衬底加工方法，其中，优选的是，所述第一粗抛工序、所述第二粗抛工序和所述精抛工序中所述使用的所述抛光垫的肖氏硬度以及所述抛光液中颗粒的粒径均依次递减。
如上所述的衬底加工方法，其中，优选的是，在所述第一粗抛工序中所使用的所述抛光垫的肖氏硬度为80～99度，所述抛光液中颗粒的粒径为80～100nm；
在所述第二粗抛工序中所使用的所述抛光垫的肖氏硬度为50～79度，所述抛光液中颗粒的粒径为60～79nm；
在所述精抛工序中所使用的所述抛光垫的肖氏硬度为29～49度，所述抛光液中颗粒的粒径为30～59nm。
如上所述的衬底加工方法，其中，优选的是，所述损伤层的第一部分的厚度为4～8um。
如上所述的衬底加工方法，其中，优选的是，所述损伤层的第二部分的厚度为8～12um。
如上所述的衬底加工方法，其中，优选的是，所述清洗步骤具体包括：
通过兆声波或超声波对所述衬底进行清洗。
本发明提供的衬底加工方法，取消了研磨工序，在衬底依次经过切片和磨边工序后，即进入腐蚀工序，由此可以直接对由切片工序产生的损伤层进行去除，而不会产生新的损伤层，由此避免了材料的浪费，降低了衬底的生产成本，同时减少了工艺步骤，提高了生产效率。
进一步地，通过在第一粗抛工序、第二粗抛工序和精抛工序中使用肖氏硬度以及颗粒粒径均依次递减的抛光垫及抛光液，实现了对衬底表面粗糙度的分步控制，使粗糙度满足了较高的工艺要求。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明一种实施例提供的衬底加工方法的流程图；
图2为本发明又一种实施例提供的衬底加工方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
如图1所示，本发明实施例提供了一种衬底加工方法，其包括如下步骤：
S100、对经过切片所得的衬底进行磨边，以降低衬底边缘的粗糙度。其中，在切片时，具体可以通过切割机上高速往复运动的切割线将衬底切割成预设厚度的薄片。
S200、使经过磨边工序后的衬底进入腐蚀工序，以去除由切片工序产生的损伤层的第一部分。
S300、对经过腐蚀工序的衬底进行抛光，以去除损伤层的第二部分。
其中，由切片工序产生的损伤层的厚度一般为13～17um，为了便于说明，在本实施例中，该损伤层的厚度优选为15um。
另外，“第一部分”和“第二部分”并非指损伤层具有清晰的层次，而是指腐蚀工序和抛光工序分别能够对损伤层去除的量。
需要说明的是，在半导体技术领域，衬底可以为砷化镓衬底、硅衬底或蓝宝石衬底等，在本实施例中，为了便于说明，该衬底优选为砷化镓衬底。
在现有技术中，砷化镓衬底完成磨边工艺后进入研磨工序，在研磨时，研磨液中的磨削颗粒对砷化镓衬底的表面进行磨削，由于磨削颗粒一般为硬度较大的如碳化硅等颗粒，会逐渐去除掉切片所造成的损伤层，但磨削颗粒具有较锐利的棱角，导致在对砷化镓衬底上的损伤层研磨去除的同时，会在砷化镓衬底上造成新的损伤层，该新的损伤层的厚度一般为18～22um，为了便于说明，在本实施例中，该新的损伤层的厚度优选为20um。在经过后道腐蚀工序后，可以去除约5um的单面厚度的损伤层，由此，经过腐蚀工序的砷化镓衬底的单面损伤层还剩余约15um，该剩余的损伤层可以通过后道抛光工序去除。由此，经过研磨工序的砷化镓衬底在加工过程中需要去除单面总厚度约为35um的材料，其中，在研磨工序就会产生约20um需要去除的损伤层，造成了材料的浪费，提高了生产成本。
而在本发明实施例提供的砷化镓衬底加工方法中，取消了研磨工序，在砷化镓衬底依次经过切片和磨边工序后，即进入腐蚀工序，由此可以直接对由切片工序产生的损伤层进行去除，而不会产生新的损伤层；也就是说，在经过腐蚀工序后，砷化镓衬底上的损伤层剩余约10um，而该剩余的损伤层可以通过后道抛光工序去除。由此，相对于现有技术而言，本发明实施例提供的砷化镓衬底加工方法，避免了材料的浪费，降低了砷化镓衬底的生产成本，同时减少了工艺步骤，提高了生产效率。
其中，损伤层的第一部分的厚度可以4～8um，即在腐蚀工序中可以去除损伤层的厚度为4～8um，在本实施例中，第一部分的厚度值为5um；损伤层的第二部分的厚度可以8～12um，即在抛光工序中可以去除损伤层的厚度为8～12um，在本实施例中，第二部分的厚度值为10um。在本实施例中，由于在切片工序中所产生的损伤层的厚度为15um，通过采用本实施例提供的砷化镓衬底加工方法，可以依次经过腐蚀工序和抛光工序完全去除损伤层，而不会产生新的损伤层。
需要说明的是，本实施例中所提及的各种厚度均为砷化镓衬底上单面的厚度。
进一步地，为了降低砷化镓衬底表面粗糙度，在步骤S300之后还包括：
S400、对经过抛光工序的砷化镓衬底进行清洗。
具体地，步骤S400具体包括：
通过兆声波或超声波对砷化镓衬底进行清洗，从而可以有效去除砷化镓衬底表面颗粒、金属及有机物，使砷化镓衬底表面获得较高的清洁度。
需要说明的是，砷化镓衬底表面的粗糙度具有较高的要求，一般砷化镓衬底表面的粗糙度不超过0.3nm，而现有技术中的抛光工艺在去除损伤层时不能同时保证砷化镓衬底表面的粗糙度，导致砷化镓衬底表面的粗糙度的精度较低。为了解决该问题，在本实施例中，如图2所示，步骤S300具体包括：
S310、使经过腐蚀工序的砷化镓衬底进入第一粗抛工序，以去除损伤层的第二部分；
S320、使经过第一粗抛工序的砷化镓衬底进入第二粗抛工序，以初步降低砷化镓衬底表面的粗糙度；
S330、使经过第二粗抛工序的砷化镓衬底进入精抛工序，以使砷化镓衬底表面获得符合要求的粗糙度。
其中，通过第二粗抛工序可以对去除损伤层后的砷化镓衬底表面进行第一次的初加工，以使砷化镓衬底表面粗糙度初步达到标准，同时为后道的精抛工序提供表面状态较好的砷化镓衬底，以保证精抛工序对砷化镓衬底表面加工精度的控制；再通过精抛工序对砷化镓衬底表面进行精加工，以使砷化镓表面获得符合要求的粗糙度。通过本实施例提供的砷化镓衬底加工方法，可以使砷化镓衬底表面的粗糙度为0.2～0.3nm。
具体地，步骤S300具体还包括：
通过使用抛光垫和抛光液对砷化镓衬底进行抛光，其中，抛光液均匀分散在抛光垫上，以使砷化镓衬底表面抛光过程平稳，使砷化镓衬底获得较好的表面形貌。
进一步地，为了便于去除全部损伤层，同时便于对粗糙度精度的分步控制，第一粗抛工序、第二粗抛工序和精抛工序中使用的抛光垫的肖氏硬度以及抛光液中颗粒的粒径均依次递减。
具体地，在第一粗抛工序中所使用的抛光垫的肖氏硬度可以为80～99度，抛光液中颗粒的粒径可以为80～100nm，从而可以通过硬度和粒径较大的抛光垫及抛光液实现对损伤层的快速、完整的去除，提升了第一粗抛工序的加工效率。在本实施例中，优选的是，抛光垫的肖氏硬度值为89度，抛光液中颗粒的粒径为90nm。在加工过程中可以除去砷化镓衬底的单面厚度为7～13um，在本实施例中，可除去的砷化镓衬底的单面厚度值为10um。
在第二粗抛工序中所使用的抛光垫的肖氏硬度可以为50～79度，抛光液中颗粒的粒径可以为60～79nm；相对于第一粗抛工序而言，第二粗抛工序中所使用的抛光垫的硬度以及抛光液中颗粒的粒径相对较小，从而可以实现对砷化镓衬底表面的初步加工，使表面粗糙度初步达到标准，同时可以避免抛光垫硬度过大或抛光液中颗粒的粒径过大而损伤表面。在本实施例中，优选的是，抛光垫的肖氏硬度值为69度，抛光液中颗粒的粒径为70nm。在加工过程中可以除去砷化镓衬底的单面厚度为4～6um，在本实施例中，可除去的砷化镓衬底的单面厚度值为5um。
在精抛工序中所使用的抛光垫的肖氏硬度为29～49度，抛光液中颗粒的粒径为30～59nm；相对于第一粗抛工序和第二粗抛工序而言，精抛工序中所使用的抛光垫的硬度以及抛光液中颗粒的粒径最小，由于在第二粗抛工序中已经获得精度较高的粗糙度，故在精抛工艺中使用较柔软的抛光垫以及较细颗粒的抛光液，即可实现对砷化镓衬底表面的精加工，以使表面粗糙度符合较高的工艺要求。在本实施例中，优选的是，抛光垫的肖氏硬度值为39度，抛光液中颗粒的粒径为40nm。在加工过程中可以除去砷化镓衬底的单面厚度为2～4um，在本实施例中，可除去的砷化镓衬底的单面厚度值为3um。由此，在抛光工序中可除去的砷化镓衬底的单面总厚度为18um，相对于现有技术而言，本发明提供的砷化镓衬底加工方法有效避免了材料的浪费。
本发明实施例提供的衬底加工方法，取消了研磨工序，在衬底依次经过切片和磨边工序后，即进入腐蚀工序，由此可以直接对由切片工序产生的损伤层进行去除，而不会产生新的损伤层，由此避免了材料的浪费，降低了衬底的生产成本，同时减少了工艺步骤，提高了生产效率。
进一步地，通过在第一粗抛工序、第二粗抛工序和精抛工序中使用肖氏硬度以及颗粒粒径均依次递减的抛光垫及抛光液，实现了对衬底表面粗糙度的分步控制，使粗糙度满足了较高的工艺要求。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种衬底加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
磨边：对经过切片所得的衬底进行磨边，以降低所述衬底边缘的粗糙度；
腐蚀：使经过磨边工序后的所述衬底进入腐蚀工序，以去除由切片工序产生的损伤层的第一部分；
抛光：对经过腐蚀工序的所述衬底进行抛光，以去除所述损伤层的第二部分。
2.根据权利要求1所述的衬底加工方法，其特征在于，所述抛光步骤之后还包括：
清洗：对经过抛光工序的所述衬底进行清洗，以降低所述衬底表面粗糙度。
3.根据权利要求1所述的衬底加工方法，其特征在于，所述抛光步骤具体包括：
第一粗抛：使经过所述腐蚀工序的所述衬底进入第一粗抛工序，以去除所述损伤层的第二部分；
第二粗抛：使经过所述第一粗抛工序的所述衬底进入第二粗抛工序，以初步降低所述衬底表面的粗糙度；
精抛：使经过所述第二粗抛工序的所述衬底进入精抛工序，以使所述衬底表面获得符合要求的粗糙度。
4.根据权利要求3所述的衬底加工方法，其特征在于，所述抛光步骤具体还包括：
通过使用抛光垫和抛光液对所述衬底进行抛光。
5.根据权利要求4所述的衬底加工方法，其特征在于，所述第一粗抛工序、所述第二粗抛工序和所述精抛工序中所述使用的所述抛光垫的肖氏硬度以及所述抛光液中颗粒的粒径均依次递减。
6.根据权利要求5所述的衬底加工方法，其特征在于，
在所述第一粗抛工序中所使用的所述抛光垫的肖氏硬度为80～99度，所述抛光液中颗粒的粒径为80～100nm；
在所述第二粗抛工序中所使用的所述抛光垫的肖氏硬度为50～79度，所述抛光液中颗粒的粒径为60～79nm；
在所述精抛工序中所使用的所述抛光垫的肖氏硬度为29～49度，所述抛光液中颗粒的粒径为30～59nm。
7.根据权利要求1所述的衬底加工方法，其特征在于，所述损伤层的第一部分的厚度为4～8um。
8.根据权利要求7所述的衬底加工方法，其特征在于，所述损伤层的第二部分的厚度为8～12um。
9.根据权利要求2所述的衬底加工方法，其特征在于，所述清洗步骤具体包括：
通过兆声波或超声波对所述衬底进行清洗。
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