[发明专利]一种IGBT用硅衬底抛光片的制备方法

说明书

本发明公开了一种IGBT用硅衬底抛光片的制备方法，包括：硅单晶生长→晶体检测→滚磨→多线切割→倒角→双面研磨→化学腐蚀→POLY薄膜生长→中间检测→化学机械抛光→清洗→出厂检验，在拉晶过程中采用水平磁场，磁场强度为1000‑5000高斯，磁场形状为马鞍形，晶转为5‑15rpm，埚转为0.1‑3rpm，晶体生长时控制液面位置波动范围为±0.5mm；在倒角工序中，分别使用1000#倒角轮倒角2次，3000#倒角轮倒角2次，最终倒角幅长控制在500‑700μm；在POLY薄膜生长工序中，载具转速为0.5‑3rpm，LPCVD的工艺温度区间为600‑630℃，LPCVD的气体流量区间为50‑200mL/min。采用本发明能够获得晶体微缺陷极少、几何参数高度精密的IGBT用8英寸硅衬底抛光片。

技术领域

本发明涉及一种IGBT用硅衬底抛光片的制备方法，属于半导体集成电路制造技术领域。

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统，如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。IGBT是能源转换与传输的核心器件，是电力电子装置的“CPU”。采用IGBT进行功率变换，能够提高用电效率和质量，具有高效节能和绿色环保的特点，是解决能源短缺问题和降低碳排放的重要支撑技术。IGBT器件广泛应用在新能源汽车、白家电、智能电网、轨道交通等领域。

IGBT的制造环节包含硅衬底制造，生长外延，集成电路制造，封装测试等环节。IGBT用硅衬底抛光片外延层的厚度较大，基于硅材料本身的性质以及IGBT器件在外延生长过程的特殊性，在厚外延生长过程中，硅抛光片的相关技术指标需要做特别的设计和调整，单晶的氧含量及均匀性需要精确控制，硅片的边缘轮廓需要精确控制，酸腐蚀工艺要能改善硅片的背面和边缘粗糙度同时不破坏硅片的平整度，POLY薄膜(多晶硅薄膜)工艺既要满足吸杂能力同时要保证有较低的应力，而且还要保证薄膜的纯度和硅片背面的洁净度，而目前我国在制造IGBT用硅衬底过程中从单晶生长到硅衬底抛光片制备仍存在技术壁垒，所生产的抛光片仍无法满足IGBT器件的特殊要求。

未来3-5年，伴随物联网、5G通讯、工业自动化等领域的发展，8英寸IGBT用硅衬底抛光片的需求量会快速增加，市场前景光明。并且随着对IGBT器件性能要求的不断提高，对IGBT用硅衬底抛光片的品质要求也愈加严苛。因此，对硅抛光片的全生产流程工艺进行优化，制备出符合IGBT器件特殊要求的硅抛光片迫在眉睫。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种IGBT用硅衬底抛光片的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种IGBT用硅衬底抛光片的制备方法，该制备方法包括的工序依次为：硅单晶生长→晶体检测→滚磨→多线切割→倒角→双面研磨→化学腐蚀→POLY薄膜生长→中间检测→化学机械抛光→清洗→出厂检验，其中，

在所述硅单晶生长工序中，在拉晶过程中采用水平磁场，磁场强度为1000-5000高斯，磁场形状为马鞍形，晶转为5-15rpm，埚转为0.1-3rpm，并且晶体生长时控制液面位置波动范围为±0.5mm；

在所述倒角工序中，进行四次倒角加工，先使用1000#倒角轮倒角2次，R值(倒圆半径)控制在0.21-0.23mm；再使用3000#倒角轮倒角2次，R值控制在0.17-0.19mm；

在所述POLY薄膜生长工序中，LPCVD的工艺温度区间为600-630℃，实际沉积区域温度梯度小于等于0.5％，LPCVD的气体流量区间为50-200mL/min，实际沉积区域气体浓度梯度小于等于5％。