[发明专利]激光辅助氮化镓晶体化学机械抛光方法

说明书

本发明提供一种激光辅助氮化镓晶体化学机械抛光方法，其中，所述激光辅助氮化镓晶体化学机械抛光方法至少包括如下步骤：S1，采用激光对所述氮化镓晶体的表面进行照射修饰；S2，在化学腐蚀与机械研磨的作用下对照射修饰后的所述氮化镓晶体进行抛光和表面平坦化。本发明通过激光辅助的方式对氮化镓晶体进行CMP之前的表面处理，克服了氮化镓晶体研磨过程耗时久和易碎的技术瓶颈，减小了物料消耗，提高了研磨效率，降低了氮化镓晶体的损伤程度，可以显著提高研磨效率和良率。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种激光辅助氮化镓晶体化学机械抛光方法。

背景技术

制备晶圆片的最后一步是化学机械平坦化(CMP，Chemical MechanicalPlanarization，又叫化学机械抛光)它的目标是高平整度的光滑表面。平整度是晶圆片最主要的参数之一，主要因为光刻工艺对局部位置的平整度是非常敏感的。晶圆片平整度是指在通过晶圆片的直线上的厚度变化，它是通过晶圆片的上表面和一个规定参考面的距离得到的。对于一个晶圆片来说，如果它被完全平坦地放置，参考面在理论上就是绝对平坦的背面，比如利用真空压力把它拉到一个清洁平坦的面上。平整度可以规定为晶圆片上一个特定点周围的局部平整度，也可以规定为整体平整度，它是在晶圆片背面的固定质量面积上整个晶圆片的平整度。固定质量面积不包括晶圆片表面周边的无用区域。测量大面积的平整度要比小面积难控制得多。随着半导体工业飞速发展，电子器件尺寸缩小，对于晶片表面平整度的要求越来越高，且需要从加工性能和速度上同时满足晶圆片图形加工的要求。机械抛光过程可以大致分为四个部分：CMP之前的表面处理，粗抛光，细抛光和精抛光。CMP之前的表面处理目的为降低翘曲率，减少表面受损层，减少表面粗糙度等，还有对其进行倒角加工，减少裂片、崩碎的可能性以及提高良率。粗抛光主要是大幅度减薄晶圆片的受损层，表面粗糙度降低到100nm以下。细抛光主要是控制表面粗糙度，达到10nm以下，降低缺陷密度，并对表面进行平坦化。精抛光是最后的抛光步骤，可以对晶圆片进行定点平坦化和抛光，实现高质量和高精度的晶圆片。

无论是消费电子产品、通讯硬体、电动车(EV)或家用电器，工程师正面对严格的要求，必须提升电源转换效能、提高功率密度水准、延长电池使用时间以及加快开关速度。这一切皆意味着电子产业将会变得越来越依赖于新型的功率半导体，采用不再以硅(Si)为基础的制程技术。随着容量可能达到前所未有的性能基准，氮化镓(GaN)正成为一项新兴的制程技术，影响电力电子系统设计的未来发展。在任何电源系统设计中，某种程度的电源转换损耗是肯定的，但由于宽频间隙，GaN明显比硅表现出更低的损耗，这也意味着更好的电源转换效能。因为GaN晶圆片可比等效的硅晶圆片更小，使用此技术的元件可被置于尺寸更小的封装规格中。由于其高流动性，GaN在用于要求快速开关的电路中效能极高。而且，提高的开关速度也有助于节省空间，因为电源电路所含被动元件可以更少，配套的磁性元件中使用的线圈可以更小。此外，GaN提供的更高的电源转换效能意味着更少的散热量，缩小了需要分配给热管理的空间。由于GaN具有一些和硅有所区别的关键功能，令它特别适合功率应用。然而，到目前为止，GaN作为一个功率元件材料的进展缓慢。其中一个技术瓶颈就是氮化镓晶体的CMP研磨过程耗时久和易碎。由于氮化镓晶体本身材料的缺陷密度较高，并且常为异质衬底上外延生长得来，其晶体内部残留大量的应力，宏观表现为晶圆片较大的翘曲度，通常而言超过200微米，从而使研磨难度较高，研磨效率低，研磨物料消耗大，制程时间过长；且在研磨过程中，氮化镓晶体内部快速释放的大量应力难以控制，会导致氮化镓晶体的损伤程度较大，碎裂的可能性也大大增加，从而降低了氮化镓晶体生产的良率。

因此，如何突破氮化镓晶体研磨过程耗时久和易碎的技术瓶颈，减小物料消耗、提高研磨效率并降低氮化镓晶体的损伤程度，提高氮化镓晶体生产的良率，是亟待解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种激光辅助氮化镓晶体化学机械抛光方法，不仅可以用于解决现有技术中氮化镓晶体研磨过程耗时久和易碎的问题，并且也适用于对氮化镓晶块的化学机械抛光。