CN110587842A - 一种碳化硅单晶晶片制造工艺 - Google Patents

一种碳化硅单晶晶片制造工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种碳化硅单晶晶片制造工艺，所述制造工艺包括如下步骤：晶体生长；碳化硅棒料的打磨以及端部余料的去除；碳化硅棒料的切片，通过线切割机进行碳化硅棒料的切片，同时切割时，对碳化硅棒料表面进行喷洒线切割冷却液；晶片的研磨，将晶片安装在模座上，晶片与研磨布接触，通过电机驱动模座和晶片，进行转动；晶片的抛光，通过抛光机进行晶片表面的抛光打磨；过滤及余料收集。该工艺的有益效果是：进行碳化硅棒料处理打磨时，可有效的进行余料的回收，从而避免出现浪费，回收效果较好，同时碳化硅棒料进行圆柱面的打磨，可便于碳化硅棒料圆柱面余料的去除，同时可进行碳化硅棒料尺寸的调整，便于满足晶片加工的需求。

Description

一种碳化硅单晶晶片制造工艺
技术领域
本发明涉及一种制造工艺，具体为一种碳化硅单晶晶片制造工艺，属于碳化硅单晶晶片应用技术领域。
背景技术
随着半导体技术和光电技术的快速发展，碳化硅晶片的需求量逐年增大；碳化硅晶片是以碳化硅为原料加工而成，通过晶体生长、切片、研磨以及抛光等步聚加工而成。
现有的碳化硅单晶晶片在进行制造时，可能缺少余料回收，从而可能会造成浪费；同时加工用的棒料四周，可能缺少打磨处理，从而可能会影响晶片的尺寸。因此，针对上述问题提出一种碳化硅单晶晶片制造工艺。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种碳化硅单晶晶片制造工艺。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种碳化硅单晶晶片制造工艺，所述制造工艺包括如下步骤：
（1）晶体生长，将待生长的晶体的原料放在耐高温的坩埚中加热熔化，调整炉内温度场，同时使熔体上部处于过冷状态，然后在籽晶杆上安放一粒籽晶，让籽晶下降至接触熔体表面，待籽晶表面稍熔后，提拉籽晶杆，使熔体处于过冷状态而结晶于籽晶上，最终生长出圆柱状的大块碳化硅单晶棒料；
（2）碳化硅棒料的打磨以及端部余料的去除，通过夹具进行碳化硅棒料的夹紧，通过切割机进行碳化硅棒料两端余料的切除，切除后，通过端面打磨机进行碳化硅棒料两端的打磨，端面打磨机的转速为3600-4300r/min，打磨时长为20-22min，然后通过棒料打磨机进行碳化硅棒料圆柱面的打磨，棒料打磨机的打磨棒的转速控制在3000-4400转/min，打磨时长为14-18min，打磨后取下打磨后的碳化硅棒料，完成打磨，在进行切割、端面打磨以及圆柱面打磨的过程中，通过吸尘器进行吸尘，吸除加工产生的粉末以及扬尘，进行回收，然后将回收的粉末以及切割的余料装盛在容器中，供晶体生长时使用；
（3）碳化硅棒料的切片，通过线切割机进行碳化硅棒料的切片，同时切割时，对碳化硅棒料表面进行喷洒线切割冷却液，通过敞口容器进行使用后切割冷却液的收集；
（4）晶片的研磨，将晶片安装在模座上，晶片与研磨布接触，通过电机驱动模座和晶片，进行转动，转动速度为3100-4200转/min，研磨时长为16-18min，研磨后，取出，通过托盘进行盛放，同时通过吸尘器进行吸尘，吸除加工产生的粉末以及扬尘，进行回收；
（5）晶片的抛光，通过抛光机进行晶片表面的初次抛光打磨，抛光的磨盘转速为3600-4200转/min，磨盘的目数为800-1000目，进行二次抛光，更换抛光的磨盘，更换18000-2000目的磨盘，抛光的磨盘转速为3600-4200转/min，在抛光的同时，进行喷洒抛光液，通过敞口容器进行使用后抛光液的收集，抛光后，通过托盘进行盛放，进行暂时放置，等待转移到检测室进行检测处理；
（6）过滤及余料收集，通过对切割冷却液以及抛光液的过滤，收集碳化硅的余料，进行回收。
优选的，所述步骤（1）中在进行提拉籽晶杆时，同时进行籽晶杆的转动。
优选的，所述步骤（1）中原料的加热熔化时长为20-30min，同时生长后，通过悬挂放置，进行冷却处理，冷却时长为22-26min。
优选的，所述步骤（2）中进行碳化硅棒料圆柱面的打磨时，进行两次打磨，两次打磨的打磨棒的目数分别为800-900目以及950-1000目。
优选的，所述步骤（2）中碳化硅棒料打磨后，通过敞口箱体进行放置，同时通过运输小车进行运输，移动到切片工位的位置。
优选的，所述步骤（3）中进行切片时，通过夹具进行碳化硅棒料的夹紧，实现固定。
优选的，所述步骤（4）中晶片进行两次研磨，分别对晶片的正、反面进行研磨加工。
优选的，所述步骤（4）中托盘上具有排列整齐的凹槽，用于晶片的存放，使每个晶片独立放置，避免出现碰撞。
优选的，所述步骤（5）中进行晶片两次抛光的抛光时长相同，均为20-27min。
优选的，所述步骤（5）中进行暂时放置时，通过放置架进行托盘的放置，进行运输到检测室时，通过运输拖车进行放置。
本发明的有益效果是：该种碳化硅单晶晶片制造工艺在进行碳化硅棒料处理打磨时，可有效的进行余料的回收，从而避免出现浪费，回收效果较好，同时碳化硅棒料进行圆柱面的打磨，可便于碳化硅棒料圆柱面余料的去除，同时可进行碳化硅棒料尺寸的调整，便于满足晶片加工的需求。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
一种碳化硅单晶晶片制造工艺，所述制造工艺包括如下步骤：
（1）晶体生长，将待生长的晶体的原料放在耐高温的坩埚中加热熔化，调整炉内温度场，同时使熔体上部处于过冷状态，然后在籽晶杆上安放一粒籽晶，让籽晶下降至接触熔体表面，待籽晶表面稍熔后，提拉籽晶杆，使熔体处于过冷状态而结晶于籽晶上，最终生长出圆柱状的大块碳化硅单晶棒料；
（2）碳化硅棒料的打磨以及端部余料的去除，通过夹具进行碳化硅棒料的夹紧，通过切割机进行碳化硅棒料两端余料的切除，切除后，通过端面打磨机进行碳化硅棒料两端的打磨，端面打磨机的转速为3600-4300r/min，打磨时长为20-22min，然后通过棒料打磨机进行碳化硅棒料圆柱面的打磨，棒料打磨机的打磨棒的转速控制在3000-4400转/min，打磨时长为14-18min，打磨后取下打磨后的碳化硅棒料，完成打磨，在进行切割、端面打磨以及圆柱面打磨的过程中，通过吸尘器进行吸尘，吸除加工产生的粉末以及扬尘，进行回收，然后将回收的粉末以及切割的余料装盛在容器中，供晶体生长时使用；
（3）碳化硅棒料的切片，通过线切割机进行碳化硅棒料的切片，同时切割时，对碳化硅棒料表面进行喷洒线切割冷却液，通过敞口容器进行使用后切割冷却液的收集；
（4）晶片的研磨，将晶片安装在模座上，晶片与研磨布接触，通过电机驱动模座和晶片，进行转动，转动速度为3100-4200转/min，研磨时长为16-18min，研磨后，取出，通过托盘进行盛放，同时通过吸尘器进行吸尘，吸除加工产生的粉末以及扬尘，进行回收；
（5）晶片的抛光，通过抛光机进行晶片表面的初次抛光打磨，抛光的磨盘转速为3600-4200转/min，磨盘的目数为800目，进行二次抛光，更换抛光的磨盘，更换18000目的磨盘，抛光的磨盘转速为3600-4200转/min，在抛光的同时，进行喷洒抛光液，通过敞口容器进行使用后抛光液的收集，抛光后，通过托盘进行盛放，进行暂时放置，等待转移到检测室进行检测处理；
（6）过滤及余料收集，通过对切割冷却液以及抛光液的过滤，收集碳化硅的余料，进行回收。
所述步骤（1）中在进行提拉籽晶杆时，同时进行籽晶杆的转动。
所述步骤（1）中原料的加热熔化时长为20-30min，同时生长后，通过悬挂放置，进行冷却处理，冷却时长为22-26min。
所述步骤（2）中进行碳化硅棒料圆柱面的打磨时，进行两次打磨，两次打磨的打磨棒的目数分别为800-900目以及950-1000目。
所述步骤（2）中碳化硅棒料打磨后，通过敞口箱体进行放置，同时通过运输小车进行运输，移动到切片工位的位置。
所述步骤（3）中进行切片时，通过夹具进行碳化硅棒料的夹紧，实现固定。
所述步骤（4）中晶片进行两次研磨，分别对晶片的正、反面进行研磨加工。
所述步骤（4）中托盘上具有排列整齐的凹槽，用于晶片的存放，使每个晶片独立放置，避免出现碰撞。
所述步骤（5）中进行晶片两次抛光的抛光时长相同，均为20min。
所述步骤（5）中进行暂时放置时，通过放置架进行托盘的放置，进行运输到检测室时，通过运输拖车进行放置。
上述工艺适用于要求较低的晶片加工，晶片的光滑度要求较低，加工时长较短。
实施例二：
一种碳化硅单晶晶片制造工艺，所述制造工艺包括如下步骤：
（1）晶体生长，将待生长的晶体的原料放在耐高温的坩埚中加热熔化，调整炉内温度场，同时使熔体上部处于过冷状态，然后在籽晶杆上安放一粒籽晶，让籽晶下降至接触熔体表面，待籽晶表面稍熔后，提拉籽晶杆，使熔体处于过冷状态而结晶于籽晶上，最终生长出圆柱状的大块碳化硅单晶棒料；
（2）碳化硅棒料的打磨以及端部余料的去除，通过夹具进行碳化硅棒料的夹紧，通过切割机进行碳化硅棒料两端余料的切除，切除后，通过端面打磨机进行碳化硅棒料两端的打磨，端面打磨机的转速为3600-4300r/min，打磨时长为20-22min，然后通过棒料打磨机进行碳化硅棒料圆柱面的打磨，棒料打磨机的打磨棒的转速控制在3000-4400转/min，打磨时长为14-18min，打磨后取下打磨后的碳化硅棒料，完成打磨，在进行切割、端面打磨以及圆柱面打磨的过程中，通过吸尘器进行吸尘，吸除加工产生的粉末以及扬尘，进行回收，然后将回收的粉末以及切割的余料装盛在容器中，供晶体生长时使用；
（3）碳化硅棒料的切片，通过线切割机进行碳化硅棒料的切片，同时切割时，对碳化硅棒料表面进行喷洒线切割冷却液，通过敞口容器进行使用后切割冷却液的收集；
（4）晶片的研磨，将晶片安装在模座上，晶片与研磨布接触，通过电机驱动模座和晶片，进行转动，转动速度为3100-4200转/min，研磨时长为16-18min，研磨后，取出，通过托盘进行盛放，同时通过吸尘器进行吸尘，吸除加工产生的粉末以及扬尘，进行回收；
（5）晶片的抛光，通过抛光机进行晶片表面的初次抛光打磨，抛光的磨盘转速为3600-4200转/min，磨盘的目数为1000目，进行二次抛光，更换抛光的磨盘，更换2000目的磨盘，抛光的磨盘转速为3600-4200转/min，在抛光的同时，进行喷洒抛光液，通过敞口容器进行使用后抛光液的收集，抛光后，通过托盘进行盛放，进行暂时放置，等待转移到检测室进行检测处理；
（6）过滤及余料收集，通过对切割冷却液以及抛光液的过滤，收集碳化硅的余料，进行回收。
所述步骤（1）中在进行提拉籽晶杆时，同时进行籽晶杆的转动。
所述步骤（1）中原料的加热熔化时长为20-30min，同时生长后，通过悬挂放置，进行冷却处理，冷却时长为22-26min。
所述步骤（2）中进行碳化硅棒料圆柱面的打磨时，进行两次打磨，两次打磨的打磨棒的目数分别为800-900目以及950-1000目。
所述步骤（2）中碳化硅棒料打磨后，通过敞口箱体进行放置，同时通过运输小车进行运输，移动到切片工位的位置。
所述步骤（3）中进行切片时，通过夹具进行碳化硅棒料的夹紧，实现固定。
所述步骤（4）中晶片进行两次研磨，分别对晶片的正、反面进行研磨加工。
所述步骤（4）中托盘上具有排列整齐的凹槽，用于晶片的存放，使每个晶片独立放置，避免出现碰撞。
所述步骤（5）中进行晶片两次抛光的抛光时长相同，均为27min。
所述步骤（5）中进行暂时放置时，通过放置架进行托盘的放置，进行运输到检测室时，通过运输拖车进行放置。
上述工艺适用于要求较高的晶片加工，晶片的光滑度要求较高，加工时长较长。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种碳化硅单晶晶片制造工艺，其特征在于：所述制造工艺包括如下步骤：
（1）晶体生长，将待生长的晶体的原料放在耐高温的坩埚中加热熔化，调整炉内温度场，同时使熔体上部处于过冷状态，然后在籽晶杆上安放一粒籽晶，让籽晶下降至接触熔体表面，待籽晶表面稍熔后，提拉籽晶杆，使熔体处于过冷状态而结晶于籽晶上，最终生长出圆柱状的大块碳化硅单晶棒料；
（2）碳化硅棒料的打磨以及端部余料的去除，通过夹具进行碳化硅棒料的夹紧，通过切割机进行碳化硅棒料两端余料的切除，切除后，通过端面打磨机进行碳化硅棒料两端的打磨，端面打磨机的转速为3600-4300r/min，打磨时长为20-22min，然后通过棒料打磨机进行碳化硅棒料圆柱面的打磨，棒料打磨机的打磨棒的转速控制在3000-4400转/min，打磨时长为14-18min，打磨后取下打磨后的碳化硅棒料，完成打磨，在进行切割、端面打磨以及圆柱面打磨的过程中，通过吸尘器进行吸尘，吸除加工产生的粉末以及扬尘，进行回收，然后将回收的粉末以及切割的余料装盛在容器中，供晶体生长时使用；
（3）碳化硅棒料的切片，通过线切割机进行碳化硅棒料的切片，同时切割时，对碳化硅棒料表面进行喷洒线切割冷却液，通过敞口容器进行使用后切割冷却液的收集；
（4）晶片的研磨，将晶片安装在模座上，晶片与研磨布接触，通过电机驱动模座和晶片，进行转动，转动速度为3100-4200转/min，研磨时长为16-18min，研磨后，取出，通过托盘进行盛放，同时通过吸尘器进行吸尘，吸除加工产生的粉末以及扬尘，进行回收；
（5）晶片的抛光，通过抛光机进行晶片表面的初次抛光打磨，抛光的磨盘转速为3600-4200转/min，磨盘的目数为800-1000目，进行二次抛光，更换抛光的磨盘，更换18000-2000目的磨盘，抛光的磨盘转速为3600-4200转/min，在抛光的同时，进行喷洒抛光液，通过敞口容器进行使用后抛光液的收集，抛光后，通过托盘进行盛放，进行暂时放置，等待转移到检测室进行检测处理；
（6）过滤及余料收集，通过对切割冷却液以及抛光液的过滤，收集碳化硅的余料，进行回收。
2.根据权利要求1所述的一种碳化硅单晶晶片制造工艺，其特征在于：所述步骤（1）中在进行提拉籽晶杆时，同时进行籽晶杆的转动。
3.根据权利要求1所述的一种碳化硅单晶晶片制造工艺，其特征在于：所述步骤（1）中原料的加热熔化时长为20-30min，同时生长后，通过悬挂放置，进行冷却处理，冷却时长为22-26min。
4.根据权利要求1所述的一种碳化硅单晶晶片制造工艺，其特征在于：所述步骤（2）中进行碳化硅棒料圆柱面的打磨时，进行两次打磨，两次打磨的打磨棒的目数分别为800-900目以及950-1000目。
5.根据权利要求1所述的一种碳化硅单晶晶片制造工艺，其特征在于：所述步骤（2）中碳化硅棒料打磨后，通过敞口箱体进行放置，同时通过运输小车进行运输，移动到切片工位的位置。
6.根据权利要求1所述的一种碳化硅单晶晶片制造工艺，其特征在于：所述步骤（3）中进行切片时，通过夹具进行碳化硅棒料的夹紧，实现固定。
7.根据权利要求1所述的一种碳化硅单晶晶片制造工艺，其特征在于：所述步骤（4）中晶片进行两次研磨，分别对晶片的正、反面进行研磨加工。
8.根据权利要求1所述的一种碳化硅单晶晶片制造工艺，其特征在于：所述步骤（4）中托盘上具有排列整齐的凹槽，用于晶片的存放，使每个晶片独立放置，避免出现碰撞。
9.根据权利要求1所述的一种碳化硅单晶晶片制造工艺，其特征在于：所述步骤（5）中进行晶片两次抛光的抛光时长相同，均为20-27min。
10.根据权利要求1所述的一种碳化硅单晶晶片制造工艺，其特征在于：所述步骤（5）中进行暂时放置时，通过放置架进行托盘的放置，进行运输到检测室时，通过运输拖车进行放置。
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