CN109962006A - SiC晶圆在线加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种SiC晶圆在线加工方法，包括如下步骤：获取SiC晶圆，所述SiC晶圆包括正面和相对正面设置的背面；在所述SiC晶圆的背面淀积非透光物质，得到非透光的SiC晶圆；对所述非透光的SiC晶圆的正面进行在线加工处理，得到加工后的SiC晶圆。上述方法通过在SiC晶圆片的背面淀积一层非光物质，能够使SiC晶圆不再透光，保证具有光线传感器的设备可以识别SiC晶圆及其定位边，并且一次淀积就能够保证SiC晶圆片满足后续所有加工工序的需求，有效地提高了SiC晶圆的加工效率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件制备技术领域，特别是涉及一种SiC晶圆在线加工方法。
背景技术
随着半导体技术的飞速发展，晶圆片作为半导体器件的基本材料，市场需求量越来越大。半导体器件的应用也越来越广泛，一般的Si晶圆制作的半导体器件满足不了某些特定环境的需求。SiC材料的能带和高温稳定性使得它在高温半导体元件方面有无可比拟的优势，因此，SiC晶圆得到了工业化的生产。然而，在SiC晶圆的制造过程中，由于SiC晶圆的透明性，造成具有光线传感器的设备无法识别晶圆及其定位边。
为了使设备能够在在制造过程中识别到晶圆及其定位边，传统的方法是在SiC晶圆背面贴蓝膜及铝箔带，这种方法只能用于单步加工工艺，在整个工艺过程中需多次贴、撕、清洗，因此，传统制备工艺中，SiC晶圆加工效率低。
发明内容
基于此，有必要针对SiC晶圆加工效率低的问题，提供一种SiC晶圆在产线加工方法。
一种SiC晶圆在线加工方法，包括如下步骤：获取SiC晶圆，所述SiC晶圆包括正面和相对正面设置的背面；在所述SiC晶圆背面淀积非透光物质，得到非透光的SiC晶圆；对所述非透光的SiC晶圆的正面进行在线加工处理，得到加工后的SiC晶圆。
在一个实施例中，所述非透光物质为硅。
在一个实施例中，所述硅的厚度为2000nm-6000nm。
在一个实施例中，所述硅为多晶硅或非晶硅。
在一个实施例中，所述在所述SiC晶圆的背面淀积非透光物质，包括：采用改良的西门子法、辉光放电气相淀积法或PECVD的方法，在所述SiC晶圆的背面淀积硅。
在一个实施例中，所述采用PECVD的方法，在所述SiC晶圆的背面淀积硅，包括以下步骤：将所述SiC晶圆置于设备中，在所述设备中通入SiH4气体；对所述SiH4气体进行电离反应，在所述SiC晶圆的背面淀积生成硅。
在一个实施例中，所述对所述非透光的SiC晶圆的正面进行在线加工处理，得到加工后的SiC晶圆的步骤之后，还包括：去除所述加工后的SiC晶圆的背面淀积的非透光物质。
在一个实施例中，所述去除所述加工后的SiC晶圆的背面淀积的非透光物质，包括：采用干法刻蚀或湿法刻蚀的方法，去除所述加工后的SiC晶圆的背面淀积的非透光物质。
在一个实施例中，所述采用干法刻蚀的方法，去除所述加工后的SiC晶圆的背面淀积的非透光物质的步骤，包括：将所述加工后的SiC晶圆置于刻蚀机内；在所述刻蚀机内通入反应气体对所述加工后的SiC晶圆的背面进行刻蚀，去除所述非透光物质。
在一个实施例中，所述反应气体为氯气或氯气与溴化氢混合气体。
上述方法，通过在SiC晶圆片的背面淀积一层非光物质，能够使SiC晶圆不再透光，保证具有光线传感器的设备可以识别SiC晶圆及其定位边，并且一次淀积就能够保证SiC晶圆片满足后续所有加工工序的需求，有效地提高了SiC晶圆的加工效率。
附图说明
图1为一实施例SiC晶圆在线加工方法的流程图；
图2为另一实施例SiC晶圆在线加工方法的流程图；
图3为一实施例SiC晶圆在线加工工序示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
请参阅图1，一种SiC晶圆在线加工方法，包括步骤：
S100，获取SiC晶圆。
SiC晶圆包括正面和相对正面设置的背面。具体地，所获取的SiC晶圆应该是没有进行过其它加工工艺的完整的SiC晶圆，将得到的SiC晶圆用于后续步骤的处理和加工。应当指出的是，SiC材料本身具有宽禁带、高击穿电场、高热导率、电子迁移率以及抗辐射特性，因此，SiC为基底的SBD(Schottky Barrier Diode，肖特基势垒二极管)和MOSFET(Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)在高频、高温、高压、高功率以及耐辐射的环境中具有巨大的优势，SiC晶圆在半导体加工技术领域有着不可或缺的地位。
步骤S200，在SiC晶圆的背面淀积非透光物质，得到非透光的SiC晶圆。
具体地，在SiC晶圆的背面淀积了一层非透光薄膜，使得SiC晶圆不再透明，在加工过程中，具有光线传感器的设备能够识别SiC晶圆及其定位边，方便SiC晶圆在生产线上进行加工。进一步地，只要通过一次淀积，在SiC晶圆的背面生成一层非透光物质，就能够完成后续所有的加工步骤，能够提高SiC晶圆的加工效率。更进一步地，非透光物质的具体类型并不唯一，在一个实施例中，非透光物质为硅，硅是一种比较容易得到的非透光物质，并且，在SiC晶圆的背面淀积一层硅，不会给SiC晶圆带来污染，能够保持SiC晶圆的纯净。
步骤S300，对非透光的SiC晶圆的正面进行在线加工处理，得到加工后的SiC晶圆。
具体地，将步骤S200在SiC晶圆的背面淀积非透光物质得到的不再透光的SiC晶圆用于生产线上的正面加工工序，在加工过程中，具有光线传感器的设备能够识别SiC晶圆及其定位边，与传统的加工方法相比较，具有很好的便利性。
进一步地，在一个实施例中，对SiC晶圆的正面进行在线加工处理包括离子注入、刻蚀、氧化和光刻中的至少一种。具体地，将得到的不再透明SiC晶圆用于SiC晶圆加工工艺中正面加工的各个流程，在加工过程中，具有光线传感器的设备可以识别SiC晶圆及其定位边。更进一步地，请参阅图3，以光刻工序为例，将得到的不再透明的SiC晶圆进行光刻，具体步骤包括：衬底准备，清洁SiC晶圆正面，使之与光刻胶粘附良好；涂胶，在待光刻的SiC晶圆正面均匀地涂上一层光刻胶，要求粘附良好，均匀；前烘，使光刻胶干燥，以增强胶膜与SiC晶圆表面的粘附性和胶膜耐磨性，同时使曝光时能进行充分的光化学反应；曝光及显影，在曝过光的SiC晶圆正面的胶膜上显影出与掩模版相同(正性光刻胶)或相反(负性光刻胶)的图形，显影后的SiC晶圆必须严格检查，以保证光刻的质量；坚膜，使胶膜与硅片之间紧密粘附，防止胶层脱落，同时增强胶膜本身的抗蚀能力；刻蚀，以坚膜后的光刻胶作为掩蔽层，对衬底进行干法或湿法刻蚀，使之得到与光刻胶膜图形相应的图形；去胶，以干法或湿法去除光刻胶膜。使用不再透明SiC晶圆来进行在线加工，避免出现具有光线传感器的设备识别不到SiC晶圆及其定位边的情况。
在一个实施例中，请继续参阅图1，步骤S300对非透光的SiC晶圆的正面进行在线加工处理，得到加工后的SiC晶圆之后，还包括步骤S400。
步骤S400，去除加工后的SiC晶圆的背面淀积的非透光物质。
具体地，在SiC晶圆完成正面加工工序之后，需要进行背面金属接触的加工工序之前，去除SiC晶圆背面淀积的非透光物质。进一步地，可以采用干法刻蚀或湿法刻蚀的方式来去除SiC晶圆背面淀积的非透光物质，根据所淀积的非透光物质的种类的不同，去除非透光物质的方法也不一样。将SiC晶圆背面淀积的非透光物质去除，方便SiC晶圆进行接下来的背面金属接触的加工工序，并且去除非透光物质，能够避免非透光物质在后续的加工过程中，给SiC晶圆带来污染。
在一个实施例中，与非透光物质为硅对应，步骤S200中在SiC晶圆的背面淀积非透光物质，包括：采用PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学的气相沉积法)的方法在SiC晶圆的背面淀积硅。
具体地，PECVD是采用微波或射频对含有硅原子的气体进行电离，电离之后在局部形成等离子体，根据等离子体化学性质很强的特性，在SiC晶圆的背面发生反应，从而淀积一层非透光薄膜，由于在SiC晶圆的背面淀积了一层非透光薄膜，使得SiC晶圆不再透明，在加工过程中，具有光线传感器的设备能够识别SiC晶圆及其定位边，方便SiC晶圆在生产线上进行加工。进一步地，只需要在SiC晶圆的背面一次淀积非透光物质，就能够满足后续的加工需求，后续的加工过程中，有效地提高了加工效率。
在一个实施例中，请参阅图2，采用PECVD的方法在SiC晶圆的背面淀积硅，包括步骤S210和步骤S220。
步骤S210，将SiC晶圆置于设备中，在设备中通入SiH4气体。
具体地，将得到的没有进行过其它加工工艺的完整的SiC晶圆置于PECVD淀积设备中，并且在PECVD淀积设备中通入SiH4气体。进一步地，SiC晶圆背面朝上置于PECVD淀积设备中，由于硅的原子密度大于空气密度，所以在空气中反应生成硅原子之后，硅原子会往下降落，将SiC晶圆背面朝上放置，方便在SiC晶圆背面淀积一层硅。
步骤S220，对SiH4气体进行电离反应，在SiC晶圆的背面淀积生成硅。
具体地，对PECVD淀积设备中通入的SiH4气体进行电离反应，电离之后得到的硅就会沉积到背面朝上放置的SiC晶圆的背面。进一步地，采用PECVD法，在设备中通入SiH4气体进行电离得到硅并淀积到SiC晶圆的背面并不是唯一的，还可以采用其他方式在SiC晶圆的背面淀积一层硅，比如说改良西门子法和辉光放电气相淀积法，改良的西门子法用高纯氢还原高纯三氯氢硅，生成多晶硅沉积在上SiC晶圆的背面，辉光放电气相淀积法通过惰性气体的辉光放电使硅烷蒸发离子化，离子经电场加速之后，以较高的能量轰击SiC晶圆的背面，这些离子在轰击SiC晶圆背面的同时，沉积在SiC晶圆背面形成薄膜，采用以上两种方法，同样能达到相同的技术效果。
在一个实施例中，硅的厚度为2000nm-6000nm。具体地，采用PECVD法，通过在淀积设备中通入SiH4气体进行电离，在SiC晶圆的背面淀积得到的硅的厚度为2000nm-6000nm，淀积的硅在这个厚度范围内，能够满足SiC晶圆不再透明的条件，使得具有光线传感器的设备可以识别SiC晶圆及其定位边。优选地，在SiC晶圆的背面淀积得到的硅的厚度为2000nm-4000nm，既能满足SiC晶圆在加工过程中具有光线传感器的设备可以识别SiC晶圆及其定位边，又能有效地节约淀积硅的成本。
在一个实施例中，在SiC晶圆背面淀积的硅为多晶硅或非晶硅。具体地，多晶硅有灰色金属光泽，淀积在SiC晶圆背面能够有效地使得SiC晶圆不再透明，非晶硅为棕黑色或灰黑色，淀积在SiC晶圆背面同样能够有效地使得SiC晶圆不再透明。多晶硅和非晶硅薄膜的生产工艺已经很成熟，而且具有制作成本低的优点，因此，在SiC晶圆背面淀积一层多晶硅或非晶硅薄膜，来达到使SiC晶圆不再透明的目的。进一步地，在SiC晶圆背面淀积的硅为非晶硅，非晶硅又称无定形硅，化学性质比晶体硅更为活泼，非晶硅是一种直接能带半导体，它的结构内部有许多“悬键”，也就是没有和周围的硅原子成键的电子，这些电子在电场作用下就可以产生电流，并不需要声子的帮助，因而非晶硅可以做得很薄，相对于多晶硅，非晶硅更适合做淀积材料，用来得到不再透明的SiC晶圆。
在一个实施例中，请参阅图2，步骤S400包括步骤S410和步骤S420。
步骤S410，将加工后的SiC晶圆置于刻蚀机内。
具体地，将加工之后的SiC晶圆置于刻蚀机内，选择不同的方法来进行刻蚀时，选择的刻蚀机也不相同，在实际的刻蚀过程中，根据刻蚀方法来选择刻蚀机。
步骤S420，在刻蚀机内通入反应气体对加工后的SiC晶圆的背面进行刻蚀，去除非透光物质。
具体地，采用干法刻蚀的方式来对SiC晶圆的背面淀积的非透光物质进行刻蚀，从而去除非透光物质，便于SiC晶圆进行后续的加工。所谓的干法刻蚀是利用气体中产生的等离子体，与暴露于等离子体中的SiC晶圆进行物理和化学反应。根据被刻蚀材料的不同，选择合适的气体，就可以更快地与材料进行反应，实现去除非透光物质的目的；同时，还可以利用电场对等离子体进行引导和加速，使其具备一定能量，当其轰击被刻蚀物的表面时，会将被刻蚀物材料的原子击出，从而达到利用物理上的能量转移来实现去除非透光物质的目的。因此，干法刻蚀是晶圆表面物理和化学两种反应过程平衡的结果。采用干法刻蚀，能够有效地去除SiC晶圆背面淀积的非透光物质。进一步地，还可以采用湿法刻蚀的方式来去除SiC晶圆淀积的非透光物质，虽然湿法刻蚀不如干法刻蚀那样能够实现各向异性刻蚀，但是同样能达到去除SiC晶圆背面非透光物质的目的。
进一步地，反应气体的类型并不唯一，在一个实施例中，反应气体为氯气或氯气与溴化氢混合气体。具体地，采用干法刻蚀的方式来去除SiC晶圆背面的非透光物质，在干法刻蚀机内通入氯气或氯气与溴化氢混合气体，能够与非透光物质进行化学反应，实现去除非透光物质的目的；同时，还可以利用电场对等离子体进行引导和加速，使其具备一定能量，当其轰击SiC晶圆背面的非透光物质时时，会将非透光物质材料的原子击出，从而达到利用物理上的能量转移来实现去除非透光物质的目的。
为了便于理解本发明的SiC晶圆在线加工方法，下面结合具体的实施例来对本发明进行解释说明。
获取进行过其它加工工艺的完整的SiC晶圆，并且背面朝上置于PECVD淀积设备中。之后往PECVD淀积设备通入SiH4气体进行电离反应，将电离得到的非晶硅淀积到SiC晶圆的背面，并且淀积的非晶硅厚度为3000nm，得到非透光的SiC晶圆，然后将得到的非透光SiC晶圆用于生产线上进行加工处理。通过这种方式得到的SiC晶圆在进行在线加工处理时，不会出现具有光线传感器的设备无法识别SiC晶圆及其定位边的情况。在完成正面加工之后，进行背面金属接触的加工工序时，采用干法刻蚀的方式去除SiC晶圆背面淀积的非晶硅，具体地，将正面加工完成之后的SiC晶圆置于干法刻蚀机内，向干法刻蚀机通入氯气与溴化氢混合气体，所通入的气体能够与SiC晶圆背面淀积的非晶硅发生化学反应，同时，干法刻蚀机还可以利用电场对等离子体进行引导和加速，使其具备一定能量，当其轰击SiC晶圆的背面时，会将非晶硅原子击出，物理和化学两种作用的双重刻蚀下，将SiC晶圆背面淀积的非晶硅去除，将去除非晶硅之后的SiC晶圆用于后续的背面金属接触等加工工序。
上述SiC晶圆在线加工方法，通过在SiC晶圆片的背面淀积一层非光物质，能够使SiC晶圆不再透光，保证具有光线传感器的设备可以识别SiC晶圆及其定位边，并且一次淀积就能够保证SiC晶圆片满足后续所有加工工序的需求，有效地提高了SiC晶圆的加工效率。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。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，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种SiC晶圆在线加工方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
获取SiC晶圆，所述SiC晶圆包括正面和相对正面设置的背面；
在所述SiC晶圆的背面淀积非透光物质，得到非透光的SiC晶圆；
对所述非透光的SiC晶圆的正面进行在线加工处理，得到加工后的SiC晶圆。
2.根据权利要求1所述的SiC晶圆在线加工方法，其特征在于，所述非透光物质为硅。
3.根据权利要求2所述的SiC晶圆在线加工方法，其特征在于，所述硅的厚度为2000nm-6000nm。
4.根据权利要求2所述的SiC晶圆在线加工方法，其特征在于，所述硅为多晶硅或非晶硅。
5.根据权利要求2所述的SiC晶圆在线加工方法，其特征在于，所述在所述SiC晶圆的背面淀积非透光物质，包括：采用改良的西门子法、辉光放电气相淀积法或PECVD的方法，在所述SiC晶圆的背面淀积硅。
6.根据权利要求5所述的SiC晶圆在线加工方法，其特征在于，所述采用PECVD的方法，在所述SiC晶圆的背面淀积硅，包括以下步骤：
将所述SiC晶圆置于设备中，在所述设备中通入SiH4气体；
对所述SiH4气体进行电离反应，在所述SiC晶圆的背面淀积生成硅。
7.根据权利要求1所述的SiC晶圆在线加工方法，其特征在于，所述对所述非透光的SiC晶圆的正面进行在线加工处理，得到加工后的SiC晶圆的步骤之后，还包括：
去除所述加工后的SiC晶圆的背面淀积的非透光物质。
8.根据权利要求7所述的SiC晶圆在线加工方法，其特征在于，所述去除所述加工后的SiC晶圆的背面淀积的非透光物质，包括：采用干法刻蚀或湿法刻蚀的方法，去除所述加工后的SiC晶圆的背面淀积的非透光物质。
9.根据权利要求8所述的SiC晶圆在线加工方法，其特征在于，所述采用干法刻蚀的方法，去除所述加工后的SiC晶圆的背面淀积的非透光物质的步骤，包括：
将所述加工后的SiC晶圆置于刻蚀机内；
在所述刻蚀机内通入反应气体对所述加工后的SiC晶圆的背面进行刻蚀，去除所述非透光物质。
10.根据权利要求9所述的SiC晶圆在线加工方法，其特征在于，所述反应气体为氯气或氯气与溴化氢混合气体。
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|---|---|---|---|---|
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