硅基板上解键合SiC片方法与流程

硅基板上解键合sic片方法
技术领域
1.本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种硅基板上解键合sic片方法。


背景技术：

2.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，砷化镓(gaas)、氮化镓(gan)和碳化硅(sic)半导体分别作为第二代和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。
3.化合物半导体能够在超高电压(》8000v)igbt及超高频(》300khz)的mosfet元件上展现优异的性能，但目前长晶材料的量产技术只能将基板尺寸局限在6寸及6寸以下，与现行硅片主力的8寸/12寸工艺不相容。由于绝大多数的制程工艺类似，若尺寸吻合，则可在通过键合等技术使得8寸/12寸硅片上附着6寸及6寸以下的sic，并在量产线中嵌入少许特殊针对sic或gan工艺的制程设备即可实施量产，远比重新设立小尺寸的sic或gan的产线效益高的多。
4.但是，由于在制造半导体元件时，针对sic的工艺与针对硅的工艺存在差异，例如在部分工序中，sic元件需要经历大于1200℃的高温步骤，而硅无法承受这一温度，所以，在进行特定步骤时，如何将硅片与其上键合的sic解除键合，并顺利通过高温步骤等特殊步骤，成为亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是如何解除硅基板和键合于其上的sic片的永久性键合，本发明提出了一种硅基板上解键合sic片方法。
6.根据本发明实施例的硅基板上解键合sic片方法，包括：
7.将键合有多片sic片的所述硅基板翻转，使所述sic片朝向石墨托盘并嵌入所述石墨托盘；
8.向所述硅基板喷洒蚀刻液，使多片所述sic片与所述硅基板解键合；
9.移除解键合后的所述硅基板，并使多片所述sic留置于所述石墨托盘。
10.根据本发明实施例的硅基板上解键合sic片方法，通过将sic片对准并嵌入石墨盘，利用石墨盘耐高温的性质，便于后续对sic片进行高温退火等工艺，另外，通过蚀刻液以化学蚀刻的方式进行解键合，避免了对sic片的表面损伤，有助于提高sic器件的良品率。
11.根据本发明的一些实施例，所述硅基板的键合面具有多个容纳槽，多片所述sic片通过所述容纳槽底壁的sio2键合于对应的所述容纳槽内。
12.在本发明的一些实施例中，键合于所述容纳槽的所述sic片的上表面高于所述硅基板的所述键合面。
13.根据本发明的一些实施例，在喷洒所述蚀刻液前，在所述硅基板上制备多个均匀
分布且贯穿至sio2的蚀刻孔，以使所述蚀刻液经所述蚀刻孔流至所述sio2，以蚀刻去除所述sio2。
14.在本发明的一些实施例中，所述蚀刻孔的直径不小于100μm。
15.根据本发明的一些实施例，所述石墨托盘具有多个具有预设深度和预设角度的放置槽，多个所述放置槽与多片所述sic片一一对应。
16.在本发明的一些实施例中，所述sic片嵌入对应的所述放置槽后，所述sic片至少部分露出所述放置槽，以使所述硅基板与所述石墨托盘之间具有间隙。
17.根据本发明的一些实施例，所示蚀刻液为氢氟酸。
18.在本发明的一些实施例中，所述硅基板的尺寸为8寸或12寸，所述硅基板上的多片所述sic片的尺寸范围为：2寸至6寸。
19.根据本发明的一些实施例，其特征在于，解键合完成后，采用吸盘或真空吸附沿垂直于所述硅基板的方向移除所述硅基板。
附图说明
20.图1为根据本发明实施例的硅基板上解键合sic片方法的流程示意图；
21.图2为根据本发明实施例的硅基板上解键合sic片方法的一些实施例中的流程示意图；
22.图3为根据本发明实施例的硅基板上解键合sic片方法的解键合前的键合有sic片的硅基板示意图；
23.图4为根据本发明实施例的硅基板上解键合sic片方法的步骤s100制备的晶圆的剖视图；
24.图5为根据本发明实施例的硅基板上解键合sic片方法的步骤s300制备的晶圆的剖视图；
25.图6为根据本发明实施例的硅基板上解键合sic片方法的石墨托盘的结构示意图；
26.图7为根据本发明实施例的硅基板上解键合sic片方法的一些实施例中的硅基板的结构示意图；
27.图8为根据本发明实施例的硅基板上解键合sic片方法的一些实施例中的解键合前的键合有sic片的硅基板示意图；
28.图9为根据本发明实施例的硅基板上解键合sic片方法的经过步骤s150制备出的硅基板的结构示意图。
29.附图标记：
30.硅基板10，键合面11，容纳槽12，sio213，蚀刻孔14，
31.sic片20，
32.石墨托盘30，放置槽31。
具体实施方式
33.为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。
34.如图1至图5所示，根据本发明实施例的硅基板上解键合sic片方法，包括：
35.s100：将键合有多片sic片的硅基板翻转，使sic片朝向石墨托盘并嵌入石墨托盘。
36.s200：向硅基板喷洒蚀刻液，使多片sic片与硅基板解键合。
37.s300：移除解键合后的硅基板，并使多片sic留置于石墨托盘。
38.根据本发明实施例的硅基板上解键合sic片方法，通过将sic片20对准并嵌入石墨盘，利用石墨盘耐高温的性质，便于后续对sic片20进行高温退火等工艺，另外，通过蚀刻液以化学蚀刻的方式进行解键合，避免了对sic片20的表面损伤，有助于提高sic器件的良品率。
39.如图7所示，根据本发明的一些实施例，硅基板10的键合面11具有多个容纳槽12，多片sic片20通过容纳槽12底壁的sio213键合于对应的容纳槽12内。
40.如图8所示，在本发明的一些实施例中，键合于容纳槽12的sic片20的上表面高于硅基板10的键合面11。
41.需要说明的是，sic片20的上表面高出键合面11，便于在之前工艺中接触到硅基板10从而影响对sic的上表面的加工，同时，sic片20的上表面高于硅基板10的键合面11也便于再将sic片20从硅基板10解键合转移至石墨托盘30时，避免硅基板10和石墨托盘30产生干涉，从而避免在解键合的过程中发生sic片20无法正确的对准并嵌入石墨托盘30的问题。
42.如图2和图9所示，根据本发明的一些实施例，在步骤s200前，还包括：
43.s150：在硅基板上制备多个均匀分布且贯穿至sio2的蚀刻孔，以使蚀刻液经蚀刻孔流至sio2，以蚀刻去除sio2。本发明优选通过激光工艺或干蚀刻(等离子蚀刻)等方法对硅基板10加工，以形成上述蚀刻孔14，且蚀刻液通过喷洒至硅基板10与sic片20键合的相对面，并通过蚀刻孔14流至sio213。另外，本发明优选在蚀刻液的作用下，sio213相对于硅基板10的蚀刻选择比的范围为500至1000。
44.如图9所示，在本发明的一些实施例中，蚀刻孔14的直径不小于100μm。
45.如图6所示，根据本发明的一些实施例，石墨托盘30具有多个具有预设深度和预设角度的放置槽31，多个放置槽31与多片sic片20一一对应。
46.其中，放置槽31的数量需要和容纳槽12的数量相同且排布方式一一对应，并且放置槽31的底面需要达到预设平整度，以便于准确安放sic片20，并且为后续的对sic片20加工的工艺步骤提供满足工艺要求的平整度。
47.另外，由于在现有的sic片20的加工技术中，通常需要对sic片20的边缘进行磨边以形成倒角，可以防止边缘的应力造成的损伤，增加外延层以及光刻胶在sic片20边缘的平坦度。如图5所示，放置槽31的侧面和底面之间的夹角需要和sic片20的边缘角度相适配，以为后续步骤提供便利，即需要根据sic片20的边缘形状来设定预设角度。
48.如图5所示，在本发明的一些实施例中，sic片20嵌入对应的放置槽31后，sic片20至少部分露出放置槽31，以使硅基板10与石墨托盘30之间具有间隙。
49.根据本发明的一些实施例，所示蚀刻液为氢氟酸。具体而言，本发明优选氢氟酸浓度范围为1％至20％，蚀刻温度范围为20℃至40℃。
50.在本发明的一些实施例中，硅基板10的尺寸为8寸或12寸，硅基板10上的多片sic片20的尺寸范围为：2寸至6寸。
51.根据本发明的一些实施例，其特征在于，解键合完成后，采用吸盘或真空吸附沿垂直于硅基板10的方向移除硅基板10。
52.根据本发明实施例的硅基板上解键合sic片方法，通过将sic片20对准并嵌入石墨盘，利用石墨盘耐高温的性质，便于后续对sic片20进行高温退火等工艺，另外，通过蚀刻液以化学蚀刻的方式进行解键合，避免了对sic片20的表面损伤，有助于提高sic器件的良品率。
53.通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。