[发明专利]一种消除晶圆翘曲的方法及复合衬底

说明书

本发明公开了一种消除晶圆翘曲的方法及复合衬底，该方法包括如下步骤：S1：选取一翘曲的晶圆(1)；S2：在所述晶圆(1)的背面沉积一层内部具有应力的应力补偿膜(2)，使得所述应力补偿膜(2)的内部应力与所述晶圆(1)的内部应力相互抵消，得到平整的复合衬底；所述晶圆(1)为碳化硅基碳化硅晶圆或硅基氮化镓晶圆。所述复合衬底包括一晶圆(1)和一应力补偿膜(2)，所述应力补偿膜(2)覆盖于所述晶圆(1)的背面，且所述应力补偿膜(2)的内部应力与所述晶圆(1)的内部应力相互抵消；所述晶圆(1)为碳化硅基碳化硅晶圆或硅基氮化镓晶圆。本发明在翘曲的晶圆背面沉积一层内部具有应力的应力补偿膜，使得应力补偿膜的内部应力与晶圆的内部应力相互抵消，从而消除翘曲现象。

技术领域

本发明属于半导体微纳加工技术领域，尤其是涉及一种消除晶圆翘曲的方法及采用该方法制备的复合衬底。

背景技术

碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)是两种宽禁带半导体材料，它们有着高临界击穿电场强度、高饱和电子迁移率、高热导率等优点，特别适合应用在微波和大功率电力传输和换能领域，用其制备的微波器件和电力电子器件可以承载高电压、大电流，并且可以稳定工作在高辐射、高温等苛刻应用环境。

在碳化硅基片的晶锭生长时，碳化硅晶体形成的内部应力偏大。将碳化硅晶锭切割成晶圆薄片时，内部应力容易引起翘曲现象，生长外延后，翘曲仍然保持。

在硅基片上外延生长氮化镓时，也容易因为内部应力引起翘曲现象。

碳化硅基碳化硅晶圆和硅基氮化镓晶圆的翘曲都将会给后续器件加工带来困难，这表现在：

一是，翘曲导致光刻工艺中无法顺利对整个晶圆聚焦曝光。

二是，翘曲使得包含曝光机的大量半导体设备难以实现对晶圆的自动搬运。这表现为：晶圆无法有效地被搬运托片真空吸附，容易从搬运托片上滑落翻掉；以及晶圆无法通过真空吸附的方式定位在设备腔室中。

现有技术中，用于克服碳化硅基碳化硅晶圆发生翘曲现象的方法是增加其厚度。在碳化硅晶圆内部应力相同的情形下，碳化硅晶圆的厚度越大，翘曲就越小。

现有技术的上述方法的缺点是：

一是，增加基于碳化硅材料的器件成本，碳化硅基片的厚度越大，单片晶圆消耗的材料就越多，成本就越高；

二是，导致工艺繁琐复杂、效率低、良率损失。碳化硅基碳化硅晶圆的厚度越大，器件的导通电阻就越大。在划片前需要通过研磨的方法从碳化硅基碳化硅晶圆的背面减薄，此时碳化硅基碳化硅晶圆正面的器件已经完成，需要对其进行覆盖保护，然后将碳化硅基碳化硅晶圆正面与研磨装置表面强力黏结在一起，以保护碳化硅基碳化硅晶圆正面的器件在高速高强度的背面研磨过程中不受损伤。之后从研磨装置表面取下碳化硅基碳化硅晶圆，再去掉覆盖保护。整个″覆盖-黏结-研磨-去黏结-去覆盖″工艺繁琐复杂，并导致效率低下和良率损失。

现有技术中，用于克服硅基氮化镓晶圆发生翘曲现象的方法是设法改变其外延生长的工艺参数。由于外延生长的工艺参数的设定主要需要考虑其他因素，比如缺陷，生长速率等，因此往往无法有效控制翘曲，这导致硅基氮化镓晶圆翘曲处于较大范围，增加器件工艺难度。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种消除晶圆翘曲的方法。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种采用上述方法制备的复合衬底。

为解决上述第一个技术问题，发明采用如下的技术方案：

本发明提供一种消除晶圆翘曲的方法，包括如下步骤：

S1：选取一翘曲的晶圆；

S2：在所述晶圆的背面沉积一层内部具有应力的应力补偿膜，使得所述应力补偿膜的内部应力与所述晶圆的内部应力相互抵消，得到平整的复合衬底；