本發(fā)明涉及襯底材料加工、器件制造領(lǐng)域，特別是涉及一種晶片表面加工處理方法。

背景技術(shù)：

在襯底材料加工和器件制造時(shí)，有時(shí)需要對晶片進(jìn)行減薄以及表面加工處理，使晶片的厚度減小同時(shí)改善晶片表面形態(tài)。

一般地，襯底片加工處理流程為：先將晶片粗磨、精磨，然后對研磨后的晶片進(jìn)行拋光。由于從精磨到拋光過程中，表面粗糙度的跨越大，尤其對于硬度大的晶體材料如藍(lán)寶石，碳化硅和氮化鎵，上述加工流程方式，耗時(shí)長，效率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對現(xiàn)有的晶片表面加工處理過程中耗時(shí)長、效率低的問題，提供一種時(shí)間短、效率較高的晶片表面加工處理方法。

一種晶片表面加工處理方法，包括如下步驟：

對晶片進(jìn)行研磨，得到研磨片；

對所述研磨片的整面進(jìn)行等離子蝕刻，得到蝕刻片；

對所述蝕刻片進(jìn)行拋光。

上述晶片表面加工處理方法，在研磨之后采用等離子蝕刻，然后再拋光，這樣可以快速對晶片進(jìn)行減薄，并使加工處理之后的晶片表面形態(tài)良好，從而使整個(gè)加工處理過程耗時(shí)短、效率高，從而有利于提高器件生產(chǎn)的生產(chǎn)效率。上述晶片表面加工處理方法，在研磨之后進(jìn)行等離子蝕刻，等離子蝕刻可以有效的均勻的去除晶片在研磨過程中累積的應(yīng)力和表面損傷層。另外，研磨之后的晶體的表面粗糙度與等離子蝕刻后的晶體表面粗糙度、等離子蝕刻后的晶體表面粗糙度與拋光后的晶體表面粗糙度跨度均較小，避免了傳統(tǒng)的精磨到拋光過程中表面粗糙度的跨越大的問題。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述研磨的減薄厚度為50～80μm。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述研磨的時(shí)間為1～2h。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述蝕刻的減薄厚度為3～6μm。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述等離子蝕刻的時(shí)間為10～20min。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述等離子蝕刻的蝕刻氣體為氯基氣體、溴基氣體、或氟基氣體。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述拋光為化學(xué)機(jī)械拋光。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述拋光的時(shí)間為2～4h。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述的拋光的減薄厚度為1～2μm。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述晶片為碳化硅晶片或氮化鎵晶片。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施方式，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施方式僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施方式的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。

一種晶片表面加工處理方法，該晶片表面加工處理方法所適用的晶片可以指單獨(dú)的襯底晶片(例如藍(lán)寶石晶片、GaN晶片、SiC晶片等)，亦可以指形成有其它層(例如外延層等)的晶片。

以下為了方便說明，以單獨(dú)的襯底晶片為例進(jìn)行說明，具有其它層的晶片的減薄，可以參照理解。

具體地，該晶片表面加工處理方法包括如下步驟：

S1、對晶片進(jìn)行研磨，得到研磨片。

一般的襯底晶片的厚度為600～900μm。在本實(shí)施例中，晶片采用8英寸的晶片，其厚度為750μm。

其中，研磨的減薄原理為：通過磨料顆粒的切削作用，將晶片的表面物質(zhì)被切削粉化而被去除，從而使晶片減薄。研磨可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的機(jī)械研磨方法，例如用金剛砂輪加壓研磨晶片表面并輔以研磨漿使晶片減薄，當(dāng)然，機(jī)械研磨的方法并不僅限于用金剛砂輪加壓研磨，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的機(jī)械研磨方法。

優(yōu)選地，在研磨時(shí)，將晶片固定在旋轉(zhuǎn)機(jī)臺(tái)上，研磨墊被加壓在晶片的表面上，含磨料顆粒的研磨漿流過旋轉(zhuǎn)機(jī)臺(tái)和晶片表面，研磨墊在研磨漿的作用下對晶片表面進(jìn)行研磨。

優(yōu)選地，研磨不同時(shí)期對研磨速度進(jìn)行分別控制。由于磨料顆粒的硬度較高，晶片表面粗糙的凸起更容易迅速被研磨掉，因此在研磨初期時(shí)減薄速度較快。由于晶片的厚度在減薄到一定程度時(shí)，晶片會(huì)變得容易破碎。故而在研磨后期減薄速度較慢。

優(yōu)選地，在步驟S1中，研磨的減薄厚度為50～80μm。也就是說，研磨前后，晶片的厚度減小了50～80μm。

優(yōu)選地，研磨的時(shí)間為1～2h。

為了進(jìn)一步提高減薄后的晶片質(zhì)量，優(yōu)選地，在研磨結(jié)束后，采用去離子水沖洗晶片表面。這樣可以有效去除殘留的研磨漿，避免殘留的研磨漿對后續(xù)工藝的影響。

S2、對研磨片的整面進(jìn)行等離子蝕刻，得到蝕刻片。

其中，等離子蝕刻的原理為：氣體通過輝光放電，電離形成等離子體；等離子體含有可以與晶片發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的原子基團(tuán)。等離子體中一般含有正、負(fù)及中性三種基團(tuán)，等離子體中的帶電基團(tuán)在一定的偏壓下發(fā)生定向移動(dòng)，最終撞擊在晶片表面，而具有反應(yīng)活性的中性基團(tuán)通過擴(kuò)散作用達(dá)到晶片表面，與之發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，帶電體的不斷對表面撞擊可以活化表面促進(jìn)蝕刻反應(yīng)的進(jìn)行，最終反應(yīng)產(chǎn)物為揮發(fā)性氣體，通過抽真空排到反應(yīng)腔外。

優(yōu)選地，等離子蝕刻為電感耦合反應(yīng)等離子蝕刻(ICP-RIE:Inductively Coupled Plasma Reactive Ion Etching)。

在等離子蝕刻過程中，需要向反應(yīng)腔室內(nèi)通入蝕刻氣體，以使蝕刻氣體形成的等離子體轟擊晶片且與晶片反應(yīng)。優(yōu)選地，等離子蝕刻的蝕刻氣體為氯基氣體、溴基氣體、或氟基氣體。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的蝕刻氣體。

進(jìn)一步，一般地還向反應(yīng)腔室內(nèi)通入輔助氣體，并激發(fā)輔助氣體形成等離子體，借助等離子體轟擊晶片表面和/或與晶片發(fā)生反應(yīng)，這可以進(jìn)一步促進(jìn)對晶片表面的轟擊和/或反應(yīng)，從而可以進(jìn)一步提高去除晶片表面裂紋的效率，進(jìn)而可以提高晶片表面減薄工藝效率。其中，輔助氣體可以為不與晶片生反應(yīng)的氣體，也可以為與晶片反應(yīng)的氣體；優(yōu)選地，輔助氣體包括惰性氣體、氮?dú)饣蛘哐鯕猓贿M(jìn)一步優(yōu)選地，惰性氣體包括氬氣。

在本實(shí)施例中，蝕刻氣體為氯氣，輔助氣體為氬氣或氮?dú)狻?/p>

在步驟S2中，為了進(jìn)一步優(yōu)化，優(yōu)選地，在等離子蝕刻之前，將清洗后的研磨片放置在恒溫烘箱中，進(jìn)行18～24小時(shí)的烘干，并烘干之后，將研磨片浸泡在丙酮溶液中以去除表面殘留油污，浸泡后用氮?dú)鈽寣⒀心テ蹈伞?/p>

在步驟S2中，具體的等離子蝕刻操作為：將研磨片輕輕平放于等離子蝕刻機(jī)蝕刻腔內(nèi)的載物夾具上，確保載物臺(tái)底部真空吸附孔完全被研磨片覆蓋，然后將載物臺(tái)的真空吸附開關(guān)打開，關(guān)閉腔蓋，將蝕刻腔抽真空后，充入蝕刻氣體和輔助氣體，控制蝕刻氣體體積流量以及輔助氣體體積流量，設(shè)定偏壓以及蝕刻時(shí)間，蝕刻完畢后將研磨片取出，依次進(jìn)行浸泡清洗和烘干。

針對不同的晶片，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況，選擇不同的真空度、蝕刻氣體流量、輔助氣體流量、以及偏壓。

其中，等離子蝕刻機(jī)的使用環(huán)境為百級(jí)恒溫恒濕無塵室，室內(nèi)恒溫至23℃～25℃，相對濕度為60％～70％。

優(yōu)選地，在步驟S1中，蝕刻的減薄厚度為3～6μm。也就是說，通過蝕刻，晶片的厚度減小了3～6μm。

優(yōu)選地，等離子蝕刻的時(shí)間為10～20min。

在研磨之后，晶片的表面會(huì)受應(yīng)力損傷，不但易造成晶片表面產(chǎn)生裂紋，而且還會(huì)對晶片表面造成深達(dá)幾微米的損傷層以及在晶片表面存在殘余應(yīng)力。而等離子蝕刻中的具有反應(yīng)活性的原子基團(tuán)與晶片表面分子發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)速度一致，從而均勻的去除晶片在研磨過程中累積的應(yīng)力和表面損傷層。

S3、對蝕刻片進(jìn)行拋光。

優(yōu)選地，拋光為化學(xué)機(jī)械拋光(CMP，Chemical Mechanical Polishing)。

化學(xué)機(jī)械拋光的減薄原理是，借助磨粒的機(jī)械磨擦作用和拋光液的化學(xué)腐燭作用完成對晶片表面材料的去除。

化學(xué)機(jī)械拋光系統(tǒng)與研磨系統(tǒng)基本相同，只是采用較軟的拋光墊和拋光漿代替研磨系統(tǒng)的研磨墊和研磨漿。采用化學(xué)機(jī)械拋光減薄晶片時(shí)，由磨粒和化學(xué)溶液組成的拋光漿在晶片與拋光墊之間流動(dòng)，在晶片表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成一層較軟的化學(xué)反應(yīng)膜，該反應(yīng)膜在磨粒和拋光墊的機(jī)械磨擦作用下被去除，并被流動(dòng)的拋光漿帶走，露出新的晶片表面，使得化學(xué)反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，在化學(xué)成膜和機(jī)械去膜的交替過程中實(shí)現(xiàn)晶片表面材料的去除。采用化學(xué)機(jī)械拋光減簿的晶片的表面粗糙度低，表面層損傷層很小。

經(jīng)過化學(xué)機(jī)械拋光之后，去除了晶片表面由前道加工工序殘留下的表面損傷層，并進(jìn)一步降低晶片表面粗糙度，提高了平整度，確保晶片表面有極高的納米形貌特性。

優(yōu)選地，拋光的時(shí)間為1～2h。

優(yōu)選地，在步驟S3中，拋光的減薄厚度為1～2μm。也就是說，通過拋光，晶片的厚度減小了1～2μm。

優(yōu)選地，拋光的時(shí)間為1～2h。

本發(fā)明所提供的晶片表面加工處理方法，在研磨之后采用等離子蝕刻，然后再拋光，這樣可以快速對晶片進(jìn)行減薄并使減薄后的晶片表面形態(tài)良好，從而整個(gè)減薄過程耗時(shí)短、效率高，從而有利于提高器件生產(chǎn)的生產(chǎn)效率。本發(fā)明所提供的晶片減薄方法，特別適用于硬度較高的晶片，例如碳化硅晶片以及氮化鎵晶片，其效果更佳明顯。上述晶片表面加工處理方法，在研磨之后進(jìn)行等離子蝕刻，等離子蝕刻可以有效的均勻的去除晶片在研磨過程中累積的應(yīng)力和表面損傷層。另外，研磨之后的晶體的表面粗糙度與等離子蝕刻后的晶體表面粗糙度、等離子蝕刻后的晶體表面粗糙度與拋光后的晶體表面粗糙度跨度均較小，避免了傳統(tǒng)的精磨到拋光過程中表面粗糙度的跨越大的問題。

以藍(lán)寶石晶片減薄為例進(jìn)行說明，若采用先研磨后拋光的方法，工藝時(shí)間大約需要6h，而采用本發(fā)明所提供的表面加工處理方法，大約3h即可完成。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。