一种对碳化硅晶片进行减薄的方法

摘要

本发明公开了一种对碳化硅晶片进行减薄的方法，包括：步骤1：对在正面制作电路的碳化硅晶片进行清洗；步骤2：在碳化硅晶片正面均匀涂覆光刻胶；步骤3：将碳化硅晶片正面黏附于蓝宝石圆形托盘上；步骤4：将蓝宝石圆形托盘安装于减薄设备上，对碳化硅晶片背面进行减薄；步骤5：对碳化硅晶片背面进行粗糙研磨；步骤6：对碳化硅晶片背面进行中度研磨；步骤7：对碳化硅晶片背面进行低度研磨；步骤8：对碳化硅晶片背面进行精细研磨；步骤9：对碳化硅晶片背面进行抛光；步骤10：对碳化硅晶片进行清洗。利用本发明，达到了快速、晶片结构完整、无大物理损伤、表面细腻、光滑、形变小、减薄后碳化硅衬底晶片总体厚度小于100μm的工艺新成果。

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种对碳化硅晶片进行减薄的方法。

背景技术

氮化镓(GaN)作为第三代宽禁带半导体材料，以其禁带宽度大(3.4eV)、击穿电压高(3.3MV/cm)、二维电子气浓度高(＞10¹³cm²)、饱和电子速度大(2.8×10⁷cm/s)等特性在国际上受到广泛关注。

目前，AlGaN/GaN HEMT器件的高频、高压、高温以及大功率特性使之在微波功率器件方面有着巨大的前景。虽然铝镓氮/氮化镓(AlGaN/GaN)HEMT功率器件(高电子迁移率晶体管)的性能近年来得到了长足的进展，尤其在高频大功率方面，但是仍有很多问题没有解决，大功率器件的散热和接地问题一直困扰着AlGaN/GaN HEMT实用化和产业化进程。

背金技术是目前AlGaN/GaN HEMT常用的一种散热方法。碳化硅(SiC)材料作为生长氮化镓(GaN)外延结构的衬底有着晶格匹配好的优点，但是其极高的硬度(碳化硅莫氏硬度9.8，莫氏最高硬度为10)以及极强的表面张力，却给半导体后道工艺带来极大的难题，为了实现良好的散热需要对其进行减薄，抛光，之后进行电镀背金等一系列复杂的半导体工艺，作为后道工序的第一步，减薄抛光决定着前道和后道工艺能否顺利衔接，保证电路性能不退化，起着承前启后的决定性因素。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种对碳化硅晶片进行减薄的方法，以达到碳化硅衬底背面工艺要求。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种对碳化硅晶片进行减薄的方法，该方法包括：

步骤1：对在正面制作电路的碳化硅晶片进行清洗；

步骤2：在碳化硅晶片正面均匀涂覆光刻胶；

步骤3：将碳化硅晶片正面黏附于蓝宝石材料的圆形托盘上；

步骤4：将蓝宝石圆形托盘安装于减薄设备上，对碳化硅晶片背面进行减薄；

步骤5：对碳化硅晶片背面进行粗糙研磨；

步骤6：对碳化硅晶片背面进行中度研磨；

步骤7：对碳化硅晶片背面进行低度研磨；

步骤8：对碳化硅晶片背面进行精细研磨；

步骤9：对碳化硅晶片背面进行抛光；

步骤10：对碳化硅晶片进行清洗。

上述方案中，步骤2中所述光刻胶的厚度为3～5μm。

上述方案中，步骤5中所述对碳化硅晶片背面进行粗糙研磨包括：采用碳化硼研磨浆液，配合球墨铸铁磨盘，将晶片厚度减小到＜200μm；碳化硼颗粒直径40～50μm，球墨铸铁磨盘采用放射形凹槽条纹，浆液PH值为7。

上述方案中，步骤6中所述对碳化硅晶片背面进行中度研磨包括：采用人造金刚石研磨浆液，配合合金铸铁磨盘，将晶片厚度减小到＜140μm；人造金刚石颗粒直径15μm，合金铸铁磨盘采用网格状凹槽条纹，浆液PH值为7～9.5。

上述方案中，步骤7中所述对碳化硅晶片背面进行低度研磨包括：采用人造金刚石研磨浆液，配合合金锡磨盘，将晶片厚度减小到＜110μm；人造金刚石颗粒直径5μm，合金锡磨盘采用同心圆凹槽条纹，浆液PH值为11～12。

上述方案中，步骤8中所述对碳化硅晶片背面进行精细研磨包括：采用人造金刚石研磨浆液，配合聚酰胺磨盘，将晶片厚度减小到＜100μm；人造金刚石颗粒直径＜2μm，聚酰胺磨盘无须凹槽条纹，浆液PH值为11～12。

上述方案中，步骤9中所述对碳化硅晶片背面进行抛光包括：采用纳米级金刚石抛光浆液，配合阻尼布磨盘，将晶片抛光至镜面效果；人造金刚石颗粒为纳米量级，阻尼布磨盘无须凹槽条纹，抛光液PH值为12～14。

上述方案中，步骤10中所述对碳化硅晶片进行清洗是采用中性有机清洗剂进行的。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

本发明是基于碳化硅衬底的半导体晶片厚度小于100μm减薄方法，涉及的碳化硅衬底适用于在正面生长有多层GaN外延结构材料，在生长的外延结构上制作包括复杂的半导体电路，电路中包含有大跨度的空气桥，并有大面积的电镀金图形。该发明采用机械和化学相结合的减薄方法，使用铸铁，合金锡，聚酰胺，阻尼等多种复杂结构的磨盘和有机，无机盐类相结合的减薄浆液，达到了快速，晶片结构完整，无大物理损伤，表面细腻，光滑，形变小，减薄后碳化硅衬底晶片总体厚度小于100μm的工艺新成果。为之后在碳化硅衬底背面开展其他半导体工艺提供了理想的工艺条件。填补了碳化硅衬底半导体后道工艺的技术空白。

附图说明

图1是本发明提供的对碳化硅晶片进行减薄的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

如图1所示，图1是本发明提供的对碳化硅晶片进行减薄的方法流程图，该方法包括以下步骤：

步骤1：对在正面制作电路的碳化硅晶片进行清洗；

步骤2：在碳化硅晶片正面均匀涂覆光刻胶，光刻胶的厚度为3～5μm；

步骤3：将碳化硅晶片正面黏附于蓝宝石圆形托盘上；

步骤4：将蓝宝石圆形托盘安装于减薄设备上，对碳化硅晶片背面进行减薄；

步骤5：对碳化硅晶片背面进行粗糙研磨，包括：采用碳化硼研磨浆液，配合球墨铸铁磨盘，将晶片厚度减小到＜200μm；碳化硼颗粒直径40～50μm，球墨铸铁磨盘采用放射形凹槽条纹，浆液PH值为7；

步骤6：对碳化硅晶片背面进行中度研磨，包括：采用人造金刚石研磨浆液，配合合金铸铁磨盘，将晶片厚度减小到＜140μm；人造金刚石颗粒直径15μm，合金铸铁磨盘采用网格状凹槽条纹，浆液PH值为7～9.5；

步骤7：对碳化硅晶片背面进行低度研磨，包括：采用人造金刚石研磨浆液，配合合金锡磨盘，将晶片厚度减小到＜110μm；人造金刚石颗粒直径5μm，合金锡磨盘采用同心圆凹槽条纹，浆液PH值为11～12；

步骤8：对碳化硅晶片背面进行精细研磨，包括：采用人造金刚石研磨浆液，配合聚酰胺磨盘，将晶片厚度减小到＜100μm；人造金刚石颗粒直径＜2μm，聚酰胺磨盘无须凹槽条纹，浆液PH值为11～12；

步骤9：对碳化硅晶片背面进行抛光，包括：采用纳米级金刚石抛光浆液，配合阻尼布磨盘，将晶片抛光至镜面效果；人造金刚石颗粒为纳米量级，阻尼布磨盘无须凹槽条纹，抛光液PH值为12～14；

步骤10：采用中性有机清洗剂对碳化硅晶片进行清洗。

本发明采用了以一台主机搭配不同种类配件的减薄工艺，大大节省了资源，分批次改进浆液，提高了使用效率，达到了最好的费效比，成功达到了碳化硅衬底背面工艺要求，制备出厚度＜100μm，表面厚度均匀性±2％，镜面效果，无二次损伤，无裂痕，无崩边，低应力的超薄碳化硅晶片。在改进设备精度，工艺改进细化的情况下，可以达到更好的工艺要求，制备出更加理想的减薄尺寸，达到更高级的抛光效果。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。