[發(fā)明專利]一種利用耐高溫托盤進行化合物半導體晶圓高溫回火工藝

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110379306.2
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113113306A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設計）人: 嚴立巍;符德榮;李景賢;文鍾;陳政勛
• 申請（專利權(quán)）人: 紹興同芯成集成電路有限公司
• 主分類號: H01L21/324
• 分類號: H01L21/324;H01L21/67;H01L21/673
• 代理公司: 北京同輝知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 張恩慧

本發(fā)明公開一種利用耐高溫托盤進行化合物半導體晶圓高溫回火工藝，包括以下步驟：S1、在耐高溫托盤表面開設放置槽；S2、機械打磨化合物半導體基板；S3、將化合物半導體基板放入耐高溫托盤表面的放置槽中，通過加熱氧化在化合物半導體基板表面形成一層介電膜；S4、化合物半導體基板與硅基載板形成永久鍵合結(jié)構(gòu)；S5、將化合物半導體基板和硅基載板取下，進行后續(xù)晶圓制程。本發(fā)明通過耐高溫的托盤承載小尺寸的化合物半導體基板進行高溫制程，可以一次對多塊小尺寸的化合物半導體基板進行高溫回火，高溫制程后直接將硅基載板覆蓋在半導體基板表面進行永久鍵合，極大的提高化合半導體晶圓的加工效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及領(lǐng)域，具體的是一種利用耐高溫托盤進行化合物半導體晶圓高溫回火工藝。

背景技術(shù)

半導體材料可分為單質(zhì)半導體及化合物半導體兩類，前者如硅、鍺等所形成的半導體，后者為砷化鎵、氮化鎵、碳化硅等化合物形成，化合物半導體相比單質(zhì)半導體的高頻性能、高溫性能優(yōu)異很多，制造成本更為高昂，是半導體中的新貴。化合物半導體能夠在超高電壓(8000V)IGBT及超高頻(300KHz)的MOSFET元件上展現(xiàn)特佳的性能，但目前長晶材料的量產(chǎn)技術(shù)只能將基板尺寸局限在6寸及6寸以下，與現(xiàn)行硅片主力的8寸/12寸工藝不相容。

申請?zhí)枮?021102128404的專利公開了一種基于硅基載板的化合物半導體晶圓制造工藝，將小尺寸化合物半導體基板永久性鍵合于硅基載板上，實現(xiàn)了利用現(xiàn)行的主力尺寸硅片的生產(chǎn)線量產(chǎn)化合物半導體元件，可以一次進行多片化合物半導體晶圓的制造。該專利雖然實現(xiàn)了利用現(xiàn)行硅片工藝加工小尺寸半導體。但是在化合物半導體基板為碳化硅時，鍵合硅基載板后無法再進行后續(xù)的高溫制程，因為高溫回火時的高溫會破壞硅基載板和化合物半導體的鍵結(jié)，而先將小尺寸的碳化硅基板分別進行高溫回火再與硅基載板鍵合操作復雜，生產(chǎn)效率低，不利于該工藝的推廣。因此，亟需一種可以同時對多塊小尺寸化合物半導體基板進行高溫回火的工藝，以提高化合物半導體晶圓的加工效率。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述背景技術(shù)中提到的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種利用耐高溫托盤進行化合物半導體晶圓高溫回火工藝，本發(fā)明通過耐高溫的托盤承載小尺寸的化合物半導體基板進行高溫制程，可以一次對多塊小尺寸的化合物半導體基板進行高溫回火，同時可以在完成高溫制程后直接將硅基載板覆蓋在半導體基板表面進行永久鍵合，無需再對化合半導體基板轉(zhuǎn)移，簡化和工藝流程，極大的提高化合半導體晶圓的加工效率。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種利用耐高溫托盤進行化合物半導體晶圓高溫回火工藝，包括以下步驟：

S1、將通過機械研磨的方式在耐高溫托盤表面開設若干與化合物半導體基板尺寸契合的放置槽，放置槽的邊緣為斜坡狀；

S2、將不同直徑化合物半導體晶柱切割成一定厚度的化合物半導體基板，通過機械研磨將化合物半導體基板邊緣打磨成與放置槽的邊緣契合的斜坡狀；

S3、將化合物半導體基板放入耐高溫托盤表面的放置槽中，然后將化合物半導體基板連同耐高溫托盤放入高溫爐管中，以CVD的方式在化合物半導體基板的表面形成一層二氧化硅介電膜，并通過機械研磨使介電膜表面平坦化；

S4、通過電漿對硅基載板表面處理，激發(fā)硅基載板原子活性鍵，然后將硅基載板覆蓋在化合物半導體基板的介電膜上方，再次將將化合物半導體基板連同耐高溫托盤放入高溫爐管中進行回火，使化合物半導體基板與硅基載板形成永久鍵合結(jié)構(gòu)；

S5、將形成永久鍵合結(jié)構(gòu)的化合物半導體基板和硅基載板取下，進行后續(xù)晶圓制程。

進一步優(yōu)選地，步驟S1中耐高溫托盤為石墨或陶瓷材質(zhì)，耐高溫托盤厚度為500-700μm，放置槽邊緣斜坡的傾角為45-80°。

進一步優(yōu)選地，步驟S2中化合物半導體基板厚度為150-300μm，化合物半導體基板厚度與放置槽的深度差為10-50μm。