集成电路制造中砷化镓晶圆加工方法.pdf

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1、(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202311232477.8(22)申请日 2023.09.22(71)申请人 成都海威华芯科技有限公司地址 610299 四川省成都市中国（四川）自由贸易试验区成都市双流区西南航空港经济开发区物联大道88号(72)发明人 刘发江(74)专利代理机构 成都华风专利事务所(普通合伙)51223专利代理师 尚兴明(51)Int.Cl.B24B 37/10(2012.01)B24B 37/34(2012.01)B24B 57/02(2006.01)(54)发明名称一种集成电路制造中砷化镓晶圆加工方法(5。

2、7)摘要本发明公开了一种集成电路制造中砷化镓晶圆加工方法，属于半导体制造技术领域，主要包括：物理减薄及表面处理，其中，所述物理减薄包括：对砷化镓晶圆进行机械研磨，所述机械研磨过程中依次进行砂轮切入、注射研磨液、注射清洗液；在减薄及表面处理完成后，在砷化镓晶圆表面涂敷光刻胶；最后依次进行曝光、烘烤以及等离子体刻蚀。本发明改善传统的晶圆加工方式，研磨、表面处理、载台清洗维护、刻蚀等工艺依次完成，每个步骤都有着精确的控制参数，大大提高了晶圆加工效率，明显改善晶圆加工质量，减小晶圆破损的概率，节约了晶圆加工的成本，同时使晶圆加工更具有科学性和稳定性。权利要求书1页 说明书4页 附图1页CN 11712。

3、4232 A2023.11.28CN 117124232 A1.一种集成电路制造中砷化镓晶圆加工方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、物理减薄及表面处理，其中，所述物理减薄包括：对砷化镓晶圆进行机械研磨，所述机械研磨过程中依次进行砂轮切入、注射研磨液、注射清洗液；S2、在减薄及表面处理完成后，在砷化镓晶圆表面涂敷光刻胶；S3、依次进行曝光、烘烤以及等离子体刻蚀。2.根据权利要求1所述的一种集成电路制造中砷化镓晶圆加工方法，其特征在于，所述表面处理包括：在物理减薄之后进行抛光处理，并通过化学腐蚀的方式腐蚀掉一定厚度的晶圆。3.根据权利要求1所述的一种集成电路制造中砷化镓晶圆加工方法，其特征在于，。

4、所述机械研磨依次包括粗磨、精磨，设置两个研磨轴。4.根据权利要求3所述的一种集成电路制造中砷化镓晶圆加工方法，其特征在于，粗磨时：晶圆的研磨压力设置为0.251kg/cm2，研磨速率为1550m/min；精磨时：晶圆的研磨压力设置为0.20.5kg/cm2，研磨速率为510m/min；晶圆的抛光压力设置为0.150.8kg/cm2，抛光速率为0.10.8m/min；研磨过程中以580ml/min的流量标准滴入研磨液和抛光液，以50100ml/min的流量标准注射清洗液。5.根据权利要求4所述的一种集成电路制造中砷化镓晶圆加工方法，其特征在于，在研磨的过程中通过接触式的探针实时监控研磨晶圆的尺寸。

5、，当晶圆尺寸到达设定的值后，研磨轴会终止向下切入的命令，在简单处理表面后退出研磨程序。6.根据权利要求1所述的一种集成电路制造中砷化镓晶圆加工方法，其特征在于，所述曝光包括：在光刻胶涂敷完成后用曝光机将掩膜版的图形曝光到氧化增层，接着用显影剂得到芯片设计图形。7.根据权利要求6所述的一种集成电路制造中砷化镓晶圆加工方法，其特征在于，用350450nm范围内的紫外光对掩膜版下的光刻胶进行曝光。8.根据权利要求1所述的一种集成电路制造中砷化镓晶圆加工方法，其特征在于，所述烘烤的温度为100130。9.根据权利要求1所述的一种集成电路制造中砷化镓晶圆加工方法，其特征在于，所述等离子体刻蚀包括：在真空。

6、腔室中利用高射炮器件将CL2、BCL3、CF4、Ar、O2、N2、BF3、SF6气体等离子化，轰击晶圆没有被光刻胶阻挡的部分，刻蚀出工艺要求的孔洞。10.根据权利要求9所述的一种集成电路制造中砷化镓晶圆加工方法，其特征在于，刻蚀参数包括：真空腔室环境为1mtoor，工艺时腔室环境为20mtoor，腔室温度控制为100，ESC温度控制为5，工艺时间设置为3000s，ICP射频电源的功率控制为800W，Bias射频电源的功率控制为400W，ESC的电压控制为4000V，CL2的流量控制为60sccm，BCL3的流量控制为90sccm，冷却氦气的压力控制为10000mtoor，冷却氦气的流量控制为8。

7、sccm。权利要求书1/1 页2CN 117124232 A2一种集成电路制造中砷化镓晶圆加工方法技术领域0001本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种集成电路制造中砷化镓晶圆加工方法。背景技术0002砷化镓是一种无机化合物，是一种黑灰色固体，熔点1238，它在600以下能在空气中稳定存在并且不被非氧化性的酸腐蚀，是一种非常重要的半导体材料，属于三五族化合物半导体，它在半导体集成电路制造中占有很重要的角色。0003传统对砷化镓晶圆加工是采用缓进式的机械研磨方式，是通过一个杯型砂轮的底部进行研磨，晶圆本身是不旋转的，整过研磨过程分为粗磨、中磨及细磨，耗时比较长，当需要研磨掉大部分材料的时候，。

8、晶圆加工效率低下，另外机械研磨完以后还要对晶圆做清洗工艺及晶圆载台的维护处理，增加了晶圆破损的风险及加工过程中的时间和成本，具有较多不可控的因素。发明内容0004本发明的目的在于克服现有晶圆加工工艺存在的问题，提供了一种集成电路制造中砷化镓晶圆加工方法。0005本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：0006主要提供一种集成电路制造中砷化镓晶圆加工方法，包括以下步骤：0007S1、物理减薄及表面处理，其中，所述物理减薄包括：0008对砷化镓晶圆进行机械研磨，所述机械研磨过程中依次进行砂轮切入、注射研磨液、注射清洗液；0009S2、在减薄及表面处理完成后，在砷化镓晶圆表面涂敷光刻胶；0010S3。

9、、依次进行曝光、烘烤以及等离子体刻蚀。0011在一些可能实施例提供的一种集成电路制造中砷化镓晶圆加工方法中，所述表面处理包括：0012在物理减薄之后进行抛光处理，并通过化学腐蚀的方式腐蚀掉一定厚度的晶圆。0013在一些可能实施例提供的一种集成电路制造中砷化镓晶圆加工方法中，所述机械研磨依次包括粗磨、精磨，设置两个研磨轴。0014在一些可能实施例提供的一种集成电路制造中砷化镓晶圆加工方法中，粗磨时：晶圆的研磨压力设置为0.251kg/cm2，研磨速率为1550m/min；精磨时：晶圆的研磨压力设置为0.20.5kg/cm2，研磨速率为510m/min；晶圆的抛光压力设置为0.150.8kg/cm。

10、2，抛光速率为0.10.8m/min；研磨过程中以580ml/min的流量标准滴入研磨液和抛光液，以50100ml/min的流量标准注射清洗液。0015在一些可能实施例提供的一种集成电路制造中砷化镓晶圆加工方法中，在研磨的过程中通过接触式的探针实时监控研磨晶圆的尺寸，当晶圆尺寸到达设定的值后，研磨轴说明书1/4 页3CN 117124232 A3会终止向下切入的命令，在简单处理表面后退出研磨程序。0016在一些可能实施例提供的一种集成电路制造中砷化镓晶圆加工方法中，所述曝光包括：0017在光刻胶涂敷完成后用曝光机将掩膜版的图形曝光到氧化增层，接着用显影剂得到芯片设计图形。0018在一些可能实施。

11、例提供的一种集成电路制造中砷化镓晶圆加工方法中，用350450nm范围内的紫外光对掩膜版下的光刻胶进行曝光。0019在一些可能实施例提供的一种集成电路制造中砷化镓晶圆加工方法中，所述烘烤的温度为100130。0020在一些可能实施例提供的一种集成电路制造中砷化镓晶圆加工方法中，所述等离子体刻蚀包括：0021在真空腔室中利用高射炮器件将CL2、BCL3、CF4、Ar、O2、N2、BF3、SF6气体等离子化，轰击晶圆没有被光刻胶阻挡的部分，刻蚀出工艺要求的孔洞。0022在一些可能实施例提供的一种集成电路制造中砷化镓晶圆加工方法中，刻蚀参数包括：0023真空腔室环境为1mtoor，工艺时腔室环境为2。

12、0mtoor，腔室温度控制为100，ESC温度控制为5，工艺时间设置为3000s，ICP射频电源的功率控制为800W，Bias射频电源的功率控制为400W，ESC的电压控制为4000V，CL2的流量控制为60sccm，BCL3的流量控制为90sccm，冷却氦气的压力控制为10000mtoor，冷却氦气的流量控制为8sccm。0024需要进一步说明的是，上述各选项实施例对应的技术特征在不冲突的情况下可以相互组合或替换构成新的技术方案。0025与现有技术相比，本发明有益效果是：0026本发明改善传统的晶圆加工方式，研磨、表面处理、载台清洗维护、刻蚀等工艺依次完成，每个步骤都有着精确的控制参数，大大。

13、提高了晶圆加工效率，明显改善晶圆加工质量，减小晶圆破损的概率，节约了晶圆加工的成本，同时使晶圆加工更具有科学性和稳定性。附图说明0027图1为本发明实施例示出的一种集成电路制造中砷化镓晶圆加工方法的流程图。具体实施方式0028下面结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。0029此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。0030参照图1，在一示例性实施例中，提供一种。

14、集成电路制造中砷化镓晶圆加工方法，包括以下步骤：0031S1、物理减薄及表面处理，其中，所述物理减薄包括：说明书2/4 页4CN 117124232 A40032对砷化镓晶圆进行机械研磨，所述机械研磨过程中依次进行砂轮切入、注射研磨液、注射清洗液；0033S2、在减薄及表面处理完成后，在砷化镓晶圆表面涂敷光刻胶；0034S3、依次进行曝光、烘烤以及等离子体刻蚀。0035具体地，用蓝宝石或者金刚石作为基底将化合物半导体材料砷化钾晶圆用粘合剂贴到背面根据所需产品要求减薄和表面处理，该实施例涉及到的产品厚度是100m和150m，其中减薄工艺会涉及到机械研磨步骤，表面处理会涉及到湿法化学腐蚀。0036。

15、进一步地，步骤S1中将晶圆从300m400m通过机械研磨到110m、160m。0037进一步地，所述表面处理包括：0038在物理减薄之后进行抛光处理，并通过化学腐蚀的方式腐蚀掉一定厚度的晶圆。具体地，研磨后做抛光处理，然后通过化学腐蚀掉10m，最后得到100m晶圆和150m晶圆，同时也完成了对晶圆表面的处理。0039进一步地，所述晶圆在物理机械研磨的过程中，砂轮切入、注射研磨液、注射清洗液依次进行，使得晶圆机械减薄的效率大大提高，晶圆机械减薄后的表面质量明显提升。同时免去了机械减薄后清洗晶圆表面以及晶圆载台的工艺，节省了成本和时间。0040进一步地，所述晶圆在物理机械研磨的过程中，将砷化钾晶圆。

16、放到载台上做旋转运动，同时将杯型砂轮逐渐的往下切入运动来到达机械研磨的目的，整个研磨过程包含两个小环节：第一粗磨，第二精细研磨，设置两个研磨轴。其中，第一粗磨环节：晶圆的研磨压力设置为0.251kg/cm2，研磨速率为1550m/min；第二精细研磨环节：晶圆的研磨压力设置为0.20.5kg/cm2，研磨速率为510m/min；晶圆的抛光压力设置为0.150.8kg/cm2，抛光速率为0.10.8m/min；研磨过程中以580ml/min的流量标准滴入研磨液和抛光液，以50100ml/min的流量标准注射清洗液，此机械研磨方式是通过杯型砂轮切入，晶圆固定在旋转平台上转动，两者都在相互运动，区别。

17、于传统的缓进式研磨，晶圆固定不动，设定有三根轴，粗磨轴、中磨轴、细磨轴。另外随着研磨机设备尺寸越来越小，两轴：粗磨轴、精细研磨轴设计在行业成为主流。0041进一步地，在研磨的过程中通过接触式的探针实时线上监控研磨晶圆的尺寸，当晶圆尺寸到达设定的值后，研磨轴会终止向下切入的命令，在简单处理表面后退出研磨程序，晶圆研磨步骤完成。0042进一步地，表面处理中，利用化学腐蚀的方法去刻蚀图形或者处理晶圆的表面，目前刻蚀有两种类型：湿法刻蚀和干法刻蚀，当刻蚀的面积和深度比较大时，一般采用湿法刻蚀。0043进一步地，步骤S2中在晶圆表面涂敷正光刻胶或者负光刻胶，具体地，将晶圆放到转动装置上，在晶圆表面喷上光。

18、刻胶然后使转动平台已高速旋转，让晶圆表面形成一层均匀的光刻胶膜。0044接着进行对准和曝光，在光刻胶涂敷完成后用曝光机将掩膜版的图形曝光到氧化增层，接着用显影剂得到芯片设计图形。具体地，曝光时，用350450nm范围内的紫外光对掩膜版下的光刻胶进行曝光，此时曝光区域会产生一种易于水基碱性显影液的羧酸基，目前行业用到的曝光方式有接触式光刻和接近式光刻及投影光刻法。对准时，以投影的方式将掩膜版的图形转移到晶圆上，要将掩膜版上的图形与与晶圆上先前生成的图像对准。说明书3/4 页5CN 117124232 A50045曝光完成后接着就是用显影剂去处理光刻胶，目前行业用的最多的显影剂是浓度为0.26N的。

19、四甲基氢氧化铵(TMAH)，在这过程中要控制好光刻胶与显影液之间的反应特性，这样会使线宽尺寸能够得到很好的控制，使此工艺能够到达很好的效果。在显影的过程中晶圆保持不动，当显影步骤完成后，对晶圆做洁净处理并且甩干。0046进一步地，显影后将晶圆放到低温烤箱烘烤使光刻胶脱水固化，具体地，烘焙(烘烤)可以减小驻波效应，一般烘焙的温度控制在100130之间，对于化学增强型光刻胶烘焙可以使曝光过的光刻胶和未曝光过的光刻胶溶解度变得不一样，利于显影工艺。0047进一步地，烘烤后将晶圆放到等离子体刻蚀机里面刻蚀出图形并在去胶机里面氧化掉其余光刻胶。等离子体刻蚀时需要重点关注刻蚀速率以及刻蚀选择比保证刻蚀均匀。

20、性。对于刻蚀砷化镓材料：刻蚀速率在911um/min。刻蚀速率是指单位时间内晶圆表面被刻蚀掉的量；刻蚀选择比是不同材料的刻蚀速率之间的比值；具体选择比要根据产品工艺的要求计算，不同产品的刻蚀深度不一样，所以选择比也不相同，刻蚀均匀性是一种衡量刻蚀工艺在整个硅片上或者整个一批/批次与批次之间刻蚀能力的参数，其中刻蚀均匀性与选择比有着密切的关系，因为非均匀性刻蚀会产生额外的的过刻蚀，保证刻蚀均匀性是保证制造性能的一致关键，刻蚀均匀性的一些问题是因为刻蚀速率和刻蚀剖面与图形尺寸和密度有关而产生的，其中光刻胶烘烤环节与刻蚀均匀性有着很大的关联，一般情况，烘烤质量越好均匀性越好。0048具体地，所述等离。

21、子体刻蚀包括：0049在真空腔室中利用高射炮器件(RF)将CL2、BCL3、CF4、Ar、O2、N2、BF3、SF6等气体等离子化，轰击晶圆没有被光刻胶阻挡的部分，刻蚀出工艺要求的孔洞。0050进一步地，刻蚀参数包括：0051真空腔室环境为1mtoor，工艺时腔室环境为20mtoor，腔室温度控制为100，ESC温度控制为5，工艺时间设置为3000s，ICP射频电源的功率控制为800W，Bias射频电源的功率控制为400W，ESC的电压控制为4000V，CL2的流量控制为60sccm，BCL3的流量控制为90sccm，冷却氦气的压力控制为10000mtoor，冷却氦气的流量控制为8sccm。这些参数对于砷化镓刻蚀工艺尤其的重要。0052以上具体实施方式是对本发明的详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替代，都应当视为属于本发明的保护范围。说明书4/4 页6CN 117124232 A6图1说明书附图1/1 页7CN 117124232 A7。