本發(fā)明屬于半導(dǎo)體晶體加工，涉及一種提高大尺寸半導(dǎo)體晶圓面形精度的加工方法。
背景技術(shù)：
1、半導(dǎo)體功率器件經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的快速發(fā)展，目前已成為各類(lèi)電力電子系統(tǒng)的核心元件，隨著人工智能、5g通訊、新能源汽車(chē)等新興技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)于半導(dǎo)體功率器件的性能要求日益嚴(yán)苛。氮化鎵（gan）具有禁帶寬度大（3.4?ev）、熱導(dǎo)率高、擊穿場(chǎng)強(qiáng)高、飽和漂移速率高、化學(xué)穩(wěn)定性好、抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，是制備高性能半導(dǎo)體功率器件的理想材料。然而，gan由于其極高的硬度和對(duì)化學(xué)物質(zhì)的強(qiáng)穩(wěn)定性而被歸類(lèi)為一種難以加工的材料，這使得晶片加工非常困難。
2、半導(dǎo)體晶圓面形參數(shù)（ttv、bow、warp）是芯片制造必須要考慮的因素，十分重要。這三個(gè)參數(shù)共同反映了半導(dǎo)體晶圓的平面度和厚度均勻性，對(duì)于許多芯片制造過(guò)程中的關(guān)鍵步驟都有直接影響。gan硬度高、脆性大，在切片和減薄的過(guò)程中容易在晶片表面和亞表面產(chǎn)生翹曲等質(zhì)量問(wèn)題，影響后道工藝的開(kāi)展，因此對(duì)翹曲（warp）、彎曲（bow）、總厚度偏差（ttv）等精度控制要求很高?，F(xiàn)如今粘蠟的方式存在吸附容易裂片、蠟層較厚、涂抹不均勻、蠟層比較難去除等問(wèn)題，對(duì)襯底的面形參數(shù)產(chǎn)生了不可忽視的影響，從而對(duì)芯片制備造成較差的性能。并且現(xiàn)有研磨拋光工序中采用的研磨盤(pán)在晶片長(zhǎng)時(shí)間加工后因壓力不均、溫度變化會(huì)出現(xiàn)面形嚴(yán)重變形，從而對(duì)襯底的面形精度產(chǎn)生不利的影響。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有粘蠟技術(shù)對(duì)gan晶片進(jìn)行加工時(shí)，蠟層難以清理、蠟層不均勻?qū)an襯底加工會(huì)降低面形精度，影響后續(xù)的器件制備，且研磨盤(pán)在晶片長(zhǎng)時(shí)間加工后因壓力不均、溫度變化會(huì)出現(xiàn)面形嚴(yán)重變形，從而襯底的面形精度變差等問(wèn)題，發(fā)明了一種大尺寸半導(dǎo)體晶圓的旋涂蠟方法和設(shè)計(jì)研磨盤(pán)形狀結(jié)合的技術(shù)，最終獲得面形精度高的gan單晶襯底。
2、為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：
3、一種提高大尺寸半導(dǎo)體晶圓面形精度的加工方法，包括以下步驟：
4、（1）襯底和基板清洗：將gan單晶襯底和基板依次用丙酮、無(wú)水乙醇、去離子水超聲清洗10-30?min；
5、（2）旋涂：打開(kāi)勻膠機(jī)和真空泵，將襯底真空吸收在樣品臺(tái)上，設(shè)置參數(shù)為2000-5000?rpm，時(shí)間1-3?min，打開(kāi)旋涂開(kāi)關(guān)，用滴管快速滴加1-5?ml液體蠟進(jìn)行旋涂；
6、（3）烘烤固定：旋涂蠟的襯底在90-120?℃的加熱臺(tái)烘烤1-3?min，而后將襯底翻轉(zhuǎn)置于預(yù)熱后的基板上，用氣囊壓或加壓頭，至少壓半小時(shí)，待基板冷卻固定；
7、（4）襯底加工：將gan單晶襯底放置于研磨拋光設(shè)備拋光頭上，利用車(chē)刀系統(tǒng)對(duì)研磨盤(pán)修出與拋光頭上gan單晶襯底晶片平行的面形，如圖1所示。通過(guò)“井”法測(cè)量拋光頭直徑和半徑千分表示數(shù)；?調(diào)整車(chē)刀位置，使刀頭緊貼大盤(pán)盤(pán)面，開(kāi)啟車(chē)刀系統(tǒng)伸縮開(kāi)關(guān)，將車(chē)刀退出大盤(pán)以外；開(kāi)啟大盤(pán)轉(zhuǎn)速80-100?rpm，車(chē)刀下降10-30?μm，車(chē)刀系統(tǒng)前進(jìn)速度1-5mm/min，開(kāi)始修整平面，去除研磨盤(pán)原來(lái)的使用痕跡，至整個(gè)盤(pán)面修整結(jié)束停止；調(diào)節(jié)大盤(pán)轉(zhuǎn)速50-80?rpm，車(chē)刀下降10-30?μm，車(chē)刀系統(tǒng)后退速度20-50?mm/min，開(kāi)始修整面形；測(cè)量盤(pán)形直徑和半徑方向千分表示數(shù)；最后再利用修整面形之后的研磨盤(pán)對(duì)所述gan單晶襯底進(jìn)行研磨拋光處理；原理如圖2所示。
8、（5）去蠟：加工結(jié)束后，將gan單晶襯底樣品放在120-150?℃的加熱臺(tái)上烘烤去蠟，然后對(duì)加工好的gan單晶襯底依次用去蠟水、丙酮、無(wú)水乙醇、去離子水超聲清洗。
9、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟（1）中襯底和基板依次用丙酮、無(wú)水乙醇、去離子水超聲清洗30?min，去除表面油污等雜質(zhì)。
10、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟（1）中襯底的尺寸為2-6英寸。
11、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟（2）中旋涂參數(shù)為3000?rpm，時(shí)間2?min，旋涂速度過(guò)快和時(shí)間太短都會(huì)造成蠟層旋涂不均，無(wú)法固定在基板上。
12、根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的，所述步驟（2）中旋涂蠟層厚度為1-5μm。
13、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟（2）中滴加液體蠟的方式是旋涂開(kāi)始后，滴管對(duì)襯底中間垂直滴加進(jìn)行旋涂。
14、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟（3）中旋涂蠟的襯底在100?℃的加熱臺(tái)烘烤3?min，目的是把液體蠟里的空氣排走并且固化。
15、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟（3）中氣囊壓或加壓頭的壓力為10?n。
16、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟（4）中研磨盤(pán)的面形與拋光頭處gan單晶襯底晶片平行，誤差≤5?μm。
17、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟（4）中刀頭與大盤(pán)盤(pán)面夾角為85°至95°。
18、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟（4）中修整研磨盤(pán)結(jié)束后誤差＞5?μm，可利用修正輪進(jìn)行局部修正。
19、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟（4）中修整研磨盤(pán)時(shí)大盤(pán)溫度保持在20-25?℃。
20、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟（5）中樣品放在150?℃的加熱臺(tái)上烘烤去蠟。
21、本發(fā)明的有益效果如下：
22、本發(fā)明所述方法一方面解決了傳統(tǒng)涂蠟方式蠟層過(guò)厚，難清理等問(wèn)題；一方面修整研磨盤(pán)的手段降低了大尺寸晶圓的面形參數(shù)，為后續(xù)小尺寸、大功率gan基器件的制備做了鋪墊。
1.一種提高大尺寸半導(dǎo)體晶圓面形精度的加工方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高大尺寸半導(dǎo)體晶圓面形精度的加工方法，其特征在于，所述步驟（1）中襯底和基板依次用丙酮、無(wú)水乙醇、去離子水超聲清洗30?min；優(yōu)選的，所述步驟（1）中襯底的尺寸為2-6英寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高大尺寸半導(dǎo)體晶圓面形精度的加工方法，其特征在于，所述步驟（2）中旋涂參數(shù)為3000?rpm，時(shí)間2?min；優(yōu)選的，所述步驟（2）中旋涂蠟層厚度為1-5μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高大尺寸半導(dǎo)體晶圓面形精度的加工方法，其特征在于，所述步驟（2）中滴加液體蠟的方式是旋涂開(kāi)始后，滴管對(duì)襯底中心垂直滴加液體蠟進(jìn)行旋涂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高大尺寸半導(dǎo)體晶圓面形精度的加工方法，其特征在于，所述步驟（3）中旋涂蠟的襯底在100?℃的加熱臺(tái)烘烤3?min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高大尺寸半導(dǎo)體晶圓面形精度的加工方法，其特征在于，所述步驟（3）中氣囊壓或加壓頭的壓力為10?n。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高大尺寸半導(dǎo)體晶圓面形精度的加工方法，其特征在于，所述步驟（4）中研磨盤(pán)的面形與拋光頭處gan單晶襯底晶片平行，誤差≤5?μm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高大尺寸半導(dǎo)體晶圓面形精度的加工方法，其特征在于，所述步驟（4）中修整研磨盤(pán)結(jié)束后誤差＞5?μm，可利用修正輪進(jìn)行局部修正。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高大尺寸半導(dǎo)體晶圓面形精度的加工方法，其特征在于，所述步驟（4）中修整研磨盤(pán)時(shí)大盤(pán)溫度保持在20-25?℃；優(yōu)選的，步驟（4）中刀頭與大盤(pán)盤(pán)面夾角為85°至95°。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高大尺寸半導(dǎo)體晶圓面形精度的加工方法，其特征在于，所述步驟（5）中樣品放在150?℃的加熱臺(tái)上烘烤去蠟。