CN113903658A - 一种利用二次键合硅基载板的SiC晶圆加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于半导体加工领域，公开了一种利用二次键合硅基载板的SiC晶圆加工工艺，包括以下步骤：S1、SiC基板背面CVD SiO2层；S2、在SiO2层表面键合硅基载板；S3、于SiC基板正面完成除高温制程外的其他晶圆正面制程；S4、将SiC基板放置在石墨托盘中，通过蚀刻除去SiO2层；S5、取出硅基载板；S6、将石墨托盘及SiC基板放入高温炉管中完成高温制程；S7、再次通过CVD于SiC基板正面沉积SiO2层；S8、在SiO2层表面再次键合硅基载板；S9、翻转硅基载板，进行后续晶圆制程。本发明利用硅载板沉积SiO2层与碳化硅基板形成永久键合，同时采用石墨托盘承载碳化硅基板进行高温制程，可以安全有效的进行碳化硅基板的高温回火。
Description
技术领域
本发明涉及半导体加工领域，具体的是一种利用二次键合硅基载板的SiC晶圆加工工艺。
背景技术
半导体材料可分为单质半导体及化合物半导体两类，前者如硅(Si)、锗(Ge)等所形成的半导体，后者为砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)等化合物形成。半导体在过去主要经历了三代变化，碳化硅(SiC)半导体作为第第三代半导体的代表，相比第一代半导体高频性能、高温性能优异很多，制造成本更为高昂，可谓是半导体中的新贵。
目前，在碳化硅半导体生产制造的过程中存在诸多难点。首先，碳化硅材料高温制程所需的温度较高，常规的玻璃载板工艺不能满足要求，高温处理会使黏着剂分解，导致玻璃载板脱落，不能有效支撑碳化硅晶圆；其次，碳化硅功率半导体产品的制造过程后段，都会进行背面减薄背金工艺，但是现行的硅器件产品的生产线上的减薄工艺只适用于硅圆片的减薄加工，由于碳化硅硬度较大，研磨减薄时载板难以承受其压力和转矩，同样存在裂片的风险。
发明内容
为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种利用二次键合硅基载板的SiC晶圆加工工艺，利用硅载板沉积SiO2层与碳化硅基板形成永久键合，然后进行基板的减薄，硅载板的硬度可以承受减薄时较大的压力和转向力，同时采用石墨托盘承载碳化硅基板进行高温制程，克服了碳化硅基板高温制程中的温度对载板的限制，可以安全有效的进行碳化硅基板的高温回火。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种利用二次键合硅基载板的SiC晶圆加工工艺，具体包括以下步骤：
S1、SiC基板背面通过CVD沉积SiO2层；
S2、在SiO2层表面键合硅基载板；
S3、翻转硅基载板，于SiC基板正面完成除高温制程外的其他晶圆正面制程；
S4、将完成正面制程的SiC基板放置在石墨托盘中，然后将石墨托盘放入蚀池中通过蚀刻除去SiO2层；
S5、取出硅基载板，通过清水将SiC基板冲洗干净，然后取出并烘干石墨托盘及SiC基板；
S6、将石墨托盘及SiC基板放入高温炉管中加热，完成高温制程；
S7、将完成高温制程的SiC基板取出，再次通过CVD于SiC基板正面沉积SiO2层；
S8、在SiO2层表面再次键合硅基载板；
S9、翻转硅基载板，进行后续晶圆制程。
进一步优选地，所述步骤S1、步骤S7中沉积的SiO2层厚度为30-50μm，所述石墨载板表面开设有与SiC基板形状契合的凹槽。
进一步优选地，步骤S2、步骤S8中通过电浆对硅基载板表面处理，激发硅基载板原子活性键，然后将硅基载板覆盖在SiC基板的SiO2层上方，然后将化合物半导体基板连同耐高温托盘放入高温炉管中进行回火，使SiC基板的SiO2层与硅基载板形成永久键合结构。
进一步优选地，回火温度为800-2000℃，高温炉管的升温速率小于15℃/min。
进一步优选地，硅基载板直径大于SiC基板直径，所述硅基载板一次与多片SiC基板键合，所述SiC基板按设计图案水平排列键合在硅基载板表面。
进一步优选地，步骤S6中高温制程中温度大于1400℃。
本发明的有益效果：
本发明利用硅载板沉积SiO2层与碳化硅基板形成永久键合，然后进行碳化硅基板的减薄，硅载板的硬度可以承受减薄时较大的压力和转向力，同时采用石墨托盘承载碳化硅基板进行高温制程，克服了碳化硅基板高温制程中的温度对载板的限制，可以安全有效的进行碳化硅基板的高温回火。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明步骤S1的成型示意图；
图2是本发明步骤S2的成型示意图；
图3是本发明步骤S3的成型示意图；
图4是本发明步骤S4的成型示意图；
图5是本发明步骤S5的工艺示意图；
图6是本发明步骤S6的成型示意图；
图7是本发明步骤S7的成型示意图；
图8是本发明步骤S8的成型示意图。
图中：
1-SiC基板，2-SiO2层，3-硅基载板，4-石墨托盘，5-蚀刻池。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
一种利用二次键合硅基载板的SiC晶圆加工工艺，具体包括以下步骤：
S1、如图1所示，SiC基板背面通过CVD沉积厚度为30-50μm的SiO2层；
S2、如图2所示，在SiC基板的SiO2层表面键合厚度为XX-XXμm的硅基载板；
S3、如图3(a)所示，翻转硅基载板，于SiC基板正面完成除高温制程外的其他晶圆正面制程，如黄光制程、蚀刻制程、金属制程等；
S4、如图4所示，将完成正面制程的SiC基板放置在石墨托盘中，所述石墨载板厚度为XX，所述石墨载板表面开设有与SiC基板形状契合的凹槽，然后将石墨托盘放入蚀池中通过蚀刻除去SiO2层；
S5、如图5所示，取出硅基载板，通过清水将SiC基板冲洗干净，然后取出并烘干石墨托盘及SiC基板，利用石墨托盘承载解键合后的SiC基板；
S6、如图6所示，将石墨托盘及SiC基板放入高温炉管中加热，完成温度大于1400℃的高温制程；
S7、如图7所示，将完成高温制程的SiC基板取出，再次通过CVD于SiC基板正面沉积SiO2层；
S8、如图8所示，在SiO2层表面再次键合硅基载板；
S9、翻转硅基载板，进行后续晶圆制程，包括SiC基板背面的减薄及背面的粒子植入和金属制程等。
其中，步骤S2、步骤S8中通过电浆对硅基载板表面处理，激发硅基载板原子活性键，然后将硅基载板覆盖在SiC基板的SiO2层上方，然后将化合物半导体基板连同耐高温托盘放入高温炉管中进行回火，回火温度为800-2000℃，高温炉管的升温速率小于15℃/min，使SiC基板的SiO2层与硅基载板形成永久键合结构。
如图3(b)所示，硅基载板直径大于SiC基板直径，硅基载板一次与多片SiC基板键合，SiC基板按设计图案水平排列键合在硅基载板表面，充分利用硅基载板的面积，假设硅基载板为12寸载板，可以选择两个4寸SiC基板和两个6寸SiC基板按照图3(b)的排列方式进行键合。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (6)
1.一种利用二次键合硅基载板的SiC晶圆加工工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1、SiC基板背面通过CVD沉积SiO2层；
S2、在SiO2层表面键合硅基载板；
S3、翻转硅基载板，于SiC基板正面完成除高温制程外的其他晶圆正面制程；
S4、将完成正面制程的SiC基板放置在石墨托盘中，然后将石墨托盘放入蚀池中通过蚀刻除去SiO2层；
S5、取出硅基载板，通过清水将SiC基板冲洗干净，然后取出并烘干石墨托盘及SiC基板；
S6、将石墨托盘及SiC基板放入高温炉管中加热，完成高温制程；
S7、将完成高温制程的SiC基板取出，再次通过CVD于SiC基板正面沉积SiO2层；
S8、在SiO2层表面再次键合硅基载板；
S9、翻转硅基载板，进行后续晶圆制程。
2.根据权利要求1所述的利用二次键合硅基载板的SiC晶圆加工工艺，其特征在于，所述步骤S1、步骤S7中沉积的SiO2层厚度为30-50μm，所述石墨载板表面开设有与SiC基板形状契合的凹槽。
3.根据权利要求1所述的利用二次键合硅基载板的SiC晶圆加工工艺，其特征在于，所述步骤S2、步骤S8中通过电浆对硅基载板表面处理，激发硅基载板原子活性键，然后将硅基载板覆盖在SiC基板的SiO2层上方，然后将化合物半导体基板连同耐高温托盘放入高温炉管中进行回火，使SiC基板的SiO2层与硅基载板形成永久键合结构。
4.根据权利要求3所述的利用二次键合硅基载板的SiC晶圆加工工艺，其特征在于，所述回火温度为800-2000℃，高温炉管的升温速率小于15℃/min。
5.根据权利要求1所述的利用二次键合硅基载板的SiC晶圆加工工艺，其特征在于，所述硅基载板直径大于SiC基板直径，所述硅基载板一次与多片SiC基板键合，所述SiC基板按设计图案水平排列键合在硅基载板表面。
6.根据权利要求1所述的利用二次键合硅基载板的SiC晶圆加工工艺，其特征在于，所述步骤S6中高温制程中温度大于1400℃。
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