[发明专利]一种研磨-化学机械抛光氮化镓晶圆片的方法

说明书

本发明提供一种研磨‑化学机械抛光氮化镓晶圆片的方法，所述方法至少包括对所述氮化镓晶圆片的镓面进行处理的步骤：首先将所述氮化镓晶圆片固定于研磨平台上，镓面面向研磨头；然后利用XRD测量方法确定所述氮化镓晶圆片的研磨基面，将具有一定目数的研磨头与所述研磨基面平行并压覆于所述镓面上，在研磨液作用下将所述镓面研磨至第一粗糙度；接着更换研磨头至更高目数，重复上一步骤直至将所述镓面研磨至第二粗糙度，所述第二粗糙度小于所述第一粗糙度；最后将所述氮化镓晶圆片固定于化学机械抛光平台上，将所述镓面抛光至符合工艺要求的表面粗糙度。通过本发明的方法为直接研磨方式，简化了工艺步骤，降低物料消耗，缩短工艺时间，降低破损率。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种研磨-化学机械抛光氮化镓晶圆片的方法。

背景技术

目前，无论是消费电子产品、电动车(EV)或家用电器，工程师正面对更加严格的要求，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。

制作氮化镓晶圆片的最后一步是需要将其表面进行平坦化操作，获得高平整度的光滑表面。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。目前基本上依靠研磨和化学机械抛光工艺实现表面处理，大致分为减薄、粗磨、精磨、粗抛、细抛和精抛。其中，减薄、粗磨和精磨统称为研磨，粗抛、细抛和精抛统称为化学机械抛光。。研磨的目的为降低翘曲率，减少表面受损层，减少表面粗糙度等。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。以上研磨抛光工序繁琐，单一设备无法满足多工序需求，每道工序都需要其对应的设备，造成生产成本奇高，这也是氮化镓晶圆片售价居高不下的主要原因之一。

现代的集成电路芯片的厚度常常小于300微米，所以在制作芯片前，需要对晶圆片进行减薄处理。而后对减薄晶圆片进行研磨和抛光处理。随着厚度的减少，硬脆质晶圆片的破损风险会升高，工艺时间长，物料消耗也很大，相较与硅晶圆片，硬脆质晶圆片的研磨和抛光步骤需要进行工艺和设备的改进。

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研磨-化学机械抛光氮化镓晶圆片的方法，用于解决现有技术中对硬脆质晶圆片进行表面处理破损率率高等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种研磨-化学机械抛光氮化镓晶圆片的方法，所述方法至少包括对所述氮化镓晶圆片的镓面进行处理的步骤，包括：

1)将所述氮化镓晶圆片固定于研磨平台上，所述镓面面向研磨头；

2)利用XRD测量方法确定所述氮化镓晶圆片的研磨基面，将具有一定目数的研磨头与所述研磨基面平行并压覆于所述氮化镓晶圆片的镓面上，在研磨液作用下将所述镓面研磨至第一粗糙度；

3)更换研磨头至更高目数，重复步骤2)直至将所述镓面研磨至第二粗糙度；