[发明专利]提高碳化硅晶片平整度的退火方法

说明书

本发明涉及半导体加工技术领域，具体公开了一种提高碳化硅晶片平整度的退火方法，包括以下步骤：S1:将碳化硅晶片置于退火炉内；S2:对所述退火炉抽真空，通入保护气体，保持所述退火炉内的压力稳定；S3:缓慢匀速的提升所述退火炉内温度至退火温度，控制所述退火炉内的温度梯度小于第一温度梯度值；S4:对所述碳化硅晶片施加压力并保持；S5:去除所述碳化硅晶片上的压力，继续进行保温；S6:缓慢匀速的将所述退火炉内温度降至室温，控制所述退火炉内的温度梯度小于第一温度梯度值。本发明中的退火方法既能减少碳化硅晶片内应力又能降低碳化硅晶片的BOW(弯曲度)、WARP(翘曲度)，提高了碳化硅晶片的质量，为后续加工提供便利，提高了良品率。

技术领域

本发明涉及半导体加工技术领域，具体公开了一种提高碳化硅晶片平整度的退火方法。

背景技术

目前生长碳化硅单晶最成熟的方法是物理气相输运(PVT)法，其生长机理是：在超过2000℃高温下将碳粉和硅粉升华分解成为Si原子、Si₂C分子和SiC₂分子等气相物质，在温度梯度的驱动下，这些气相物质将被输运到温度较低的碳化硅籽晶上形成碳化硅晶体。通过控制PVT的温场、气流等工艺参数可以生长特定晶型的碳化硅晶体。碳化硅单晶材料主要有导通型衬底和半绝缘衬底两种。高质量、大尺寸的碳化硅单晶材料是碳化硅技术发展首要解决的问题，持续增大晶圆尺寸、降低缺陷密度是其重点发展方向。

在使用PVT法进行晶体生长时，由于在生长过程中热场温度的变化，使得晶体内部存在较大的剪切热应力。晶锭在后续的去平边、滚圆、切割等机械加工过后，也会在晶体中产生热应力，同时晶体的BOW(弯曲度)、WARP(翘曲度)等平整度参数会恶化，如果应力得不到释放，那么晶体在后续的研磨、抛光等加工过程中，容易发生晶片翘曲破裂等影响良率的事故。同时碳化硅晶体对BOW(弯曲度)、WARP(翘曲度)等平整度参数的要求较高，在后续的研磨抛光过程中也几乎难以修正，所以在前期加工中，对于晶片的BOW(弯曲度)、WARP(翘曲度)需要进行及时的管控。

因此，为了降低碳化硅晶片的内应力及提高晶片的平整度，对于碳化硅晶片的后续加工可行性至关重要。目前的技术方法只局限于降低晶片的内应力，没有考虑到材料平整度的要求。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种提高碳化硅晶片平整度的退火方法，既能减少碳化硅晶片内应力又能降低碳化硅晶片的BOW(弯曲度)、WARP(翘曲度)，提高碳化硅晶片的质量，为后续加工提供便利，提高良品率。

为实现上述目的，本发明提出了一种提高碳化硅晶片平整度的退火方法，包括以下步骤：

S1:将碳化硅晶片置于退火炉内；

S2:对所述退火炉抽真空，通入保护气体，保持所述退火炉内的压力稳定；

S3:缓慢匀速的提升所述退火炉内温度至退火温度，控制所述退火炉内的温度梯度小于第一温度梯度值；

S4:对所述碳化硅晶片施加压力并保持；

S5:去除所述碳化硅晶片上的压力，继续进行保温；

S6:缓慢匀速的将所述退火炉内温度降至室温，控制所述退火炉内的温度梯度小于第一温度梯度值。

另外，本发明的上述提高碳化硅晶片平整度的退火方法还可以具有如下附加的技术特征。

根据本发明的一个实施例，步骤S1包括：将碳化硅晶片堆叠于石墨平板上，相邻的两个碳化硅晶片之间用碳纸隔开，将堆叠好后的碳化硅晶片和石墨平板置于退火炉内。

根据本发明的一个实施例，所述石墨平板的总厚度偏差小于10微米，线性厚度变化小于2微米，所述石墨平板与所述碳化硅晶片接触面的表面粗糙度小于1微米。

根据本发明的一个实施例，所述石墨平板的面积大于所述碳化硅晶片的面积，所述碳纸的厚度至少50微米。