半导体碳化硅加工方法

技术领域

本发明涉及半导体碳化硅加工领域，具体地，涉及一种半导体碳化硅加工方法。

背景技术

碳化硅为新起第三代半导体材料，具有良好的电子和化学特性、高温、高频、抗辐射特点，广泛用于于大规模功率和高密度集成电子器件、发光器件和光电探测器，在航空、航天、智能、核能、雷达以及光通讯具有重要应用；

目前市场主要加工以下：一种是以碳化硅产品为原型件的抛光产品，一种是以碳化硅异型件为加工产品的普通机械精磨级产品，市场上针对碳化硅晶圆加工中，对碳化硅异型件的加工较少，还对有异型尺寸要求，同时又能生产光学抛光等级的合格产品就更少；

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种半导体碳化硅加工方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供半导体碳化硅加工方法。

根据本发明提供的：一种半导体碳化硅加工方法，包括以下步骤：

S1：将原材料依次通过切割毛胚、铣磨粗加工工艺预先处理，使达到符合尺寸要求的半成品；

S2：基于图纸的公差要求和表面粗糙度的要求，针对半成品利用精雕机进行一次机加工，并检测加工后成品的精度；

S3：对符合精度的成品依次经过粗磨、精磨、抛光、清洗的方式进行二次加工；

S4：检验二次加工后的成品，并将符合标准的成品进行封装处理；

清洗的方式采用双工艺清洁模式；

双工艺清洁模式中第一种清洗模式为：在喷射清洗设备内填充碳酸氢钠微晶体磨料，并调整合适的喷射角度，逐步移动设备对需喷涂表面基材整体进行清洁，若基材表面仍有残余，则重复清洁处理。

优选地，在所述步骤S1中具体包括：

S1.1：对原材料为圆柱型胚料进行切割，切割的余料留余0.3-2MM；

S1.2：选用粒度砂轮对余料铣磨，并铣磨余料的特殊形状面，去除余料的余量后，将获得半成品，且尺寸按公差要求留余0.2MM；

优选地，切割所述圆柱型胚料的方式为：线切割加工；

优选地，S2.1：按图纸参数要求选用不同粒度磨头安装至精雕机中，并针对半成品进行加工，且加工的成品尺寸面达到图纸要求；

S2.2：基于图纸指标，对成品进行精度检测；

优选地，在所述步骤S3中具体包括：

S3.1：对符合精度的成品采用碳化硼研磨工艺进行粗磨，且粗磨面的减薄将提升粗磨面ra值；

S3.2粗磨后的成品采用砖石液研磨工艺进行精磨，且精磨面粗糙度达到纳米级，精磨面留余抛光余量0.01mm；

S3.3：精磨后的成品采用CMP抛光工艺进行抛光，且抛光面进行抛光后达到图纸要求；

S3.4：抛光后的成品采用双工艺清洁模式清理残留物；

优选地，对所述成品进行粗磨时选用以下设备：单面环抛研磨机、高抛单面研磨机、双面研磨机；

优选地，对所述成品进行精磨时将采用砖石液磨料配合研磨垫对其研磨；

优选地，所述CMP抛光工艺是为：采用抛光液研磨垫对产品抛光面进行抛光处理，达到纳米级要求及光洁度指标；

优选地，所述双工艺清洁模式中第二种清洗模式为：13槽超声工艺，其利用超声波清洗工艺对产品进行清洗处理；

优选地，在所述步骤S4中封装处理是为：对检测后成品采用无尘真空包装；

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、在市场上针对碳化硅晶圆的加工中，能够对碳化硅的异型件进行生产；

2、在此碳化硅异型产品加工过程中，加工精度±0.01，精磨面等级可达RA0.015，抛光面等级可达0.2nm以下，光学等级可达S/D：10/5，相较市场上同类工艺有着显著的领先；

3、在此碳化硅的加工过程中不仅能生产有异型尺寸要求，同时又能做光学抛光等级的合格产品。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的加工流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明提供了如图1中所示的一种半导体碳化硅加工方法，包括以下步骤：

S1：将原材料依次通过切割毛胚、铣磨粗加工工艺预先处理，使达到符合尺寸要求的半成品；

在步骤S1中具体为：对原材料为圆柱型胚料进行切割，切割的余料留余0.3-2MM，再选用粒度砂轮对余料铣磨，并铣磨余料的特殊形状面，去除余料的余量后，将获得半成品，且尺寸按公差要求留余0.2MM；

需要补充的是，在本实施例中：切割所述圆柱型胚料的方式为：线切割加工。

S2：基于图纸的公差要求和表面粗糙度的要求，针对半成品利用精雕机进行一次机加工，并检测加工后成品的精度；

在步骤S2中具体为：按图纸参数要求选用不同粒度磨头安装至精雕机中，并针对半成品进行加工，且加工的成品尺寸面达到图纸要求，再基于图纸指标，对成品进行精度检测。

S3：对符合精度的成品依次经过粗磨、精磨、抛光、清洗的方式进行二次加工；

在步骤S3中具体为：对符合精度的成品采用碳化硼研磨工艺进行粗磨，且粗磨面的减薄将提升粗磨面ra值，粗磨后的成品采用砖石液研磨工艺进行精磨，且精磨面粗糙度达到纳米级，精磨面留余抛光余量0.01mm，精磨后的成品采用CMP抛光工艺进行抛光，且抛光面进行抛光后达到图纸要求，抛光后的成品采用清洗的方式采用双工艺清洁模式；

双工艺清洁模式中第一种清洗模式为：在喷射清洗设备内填充碳酸氢钠微晶体磨料，并调整合适的喷射角度，逐步移动设备对需喷涂表面基材整体进行清洁，若基材表面仍有残留杂质，则重复清洁处理；

双工艺清洁模式中第二种清洗模式为：13槽超声工艺，其利用超声波清洗工艺对产品进行清洗处理；

其双工艺清洁模式有着先后顺序对基材清洁，先启动第一模式，再启动第二模式对基材进行清洁。

需要补充的是，在本实施例中：对所述成品进行粗磨选用以下任意设备：单面环抛研磨机、高抛单面研磨机、双面研磨机，对所述成品进行精磨时将采用砖石液磨料配合研磨垫对其研磨，所述CMP抛光工艺是为：采用抛光液研磨垫对产品抛光面进行抛光处理，达到纳米级要求及光洁度指标。

S4：检验二次加工后的成品，并将符合标准的成品进行封装处理；

需要补充的是，在本实施例中：在所述步骤S4中封装处理是为：对检测后成品采用无尘真空包装。

产品加工整体流程步骤为：

步骤一为，切割毛胚：毛胚为定制工艺圆柱型胚料，将其切割成所需要的尺寸，余料一般留0.3-2MM；

步骤二为，铣磨粗加工：根据产品面加工要求，选用不同粒度砂轮，铣磨特殊形状面去除余量，抛光留一般留0.2MM，成品尺寸按公差要求；

步骤三为，精雕机加工：按工艺要求，通过编程工艺使精雕机能够对特殊形状进行加工，再按图纸参数要求选用不同粒度磨头进行加工，抛光面余量0.15加工余量，RA0.4左右，成品尺寸面达到图纸公差要求和表面粗糙度要求；

步骤四为，检测粗型：根据产品精度选择测量设备，对产品进行中间检测，判断是否符合图纸指标；

步骤五为，粗磨：采用碳化硼研磨工艺，对抛光面进行减薄，从而提升表面ra值，需要为余料预留0.08mm的加工余量；

步骤六为，精磨：采用砖石液研磨工艺，对抛光面进行去除余量，提升表面粗糙度使其达到纳米级，需要为余料预留0.01mm的加工余量；

步骤七为，抛光：采用CMP抛光工艺，对抛光面进行纳米级抛光，达到图纸所需粗糙度及光洁度及抛光尺寸要求满足图纸要求；

步骤八为，清洗：采用双工艺清洁模式清洁基材，满足客户封装要求；

步骤九为，检验：按产品图纸要求，按检测工艺要求选用不同设备对产品进行最终检测；

步骤十为，封装：使用无尘真空包装，使客户能够开袋即用。

需要补充的是，在本实施中：产品加工主要设备为：

设备名称：单线切割机，用途为切割粗胚；

设备名称：多线切割机，用途为切割粗胚；

设备名称：铣磨机，用途为铣磨粗加工；

设备名称：精雕机，用途为复杂形状加工，曲面、圆柱、台阶、孔、倒角、等；

设备名称：双面磨/单面磨/弧面磨，用途为抛光面粗加工；

设备名称：双面磨/单面磨/弧面磨，用途为抛光面精加工；

设备名称：双面磨/单面磨/弧面磨，用途为抛光面抛光加工；

设备名称：超声波清洗机，用途为超洗产品；

设备名称：激光切割机，用途为辅助加工微孔、复杂外形切割；

进一步的，原材料粗加工：碳化硅硬度高9.2-9.5、脆性材料易碎，传统切割方式加工材料取材率低、易报废、加工效率低，我司采取多线切割机和单线切割机加工材料利用率高，效率高、良率高；

切割和线加工效果比对为：

加工方式传：统切割，取材率为70％，良率为85％，效率为30％；

加工方式传：线切割，取材率为95％，良率为96％，效率为70％；

多线切割参数：0.12-0.2MM/MIN；单线切割工艺参数0.5-2MM/MIN；

线切割加工可稳定加工直径400以上产品，而传统方式难于实现，加工尺寸较小。

进一步的，铣磨粗加工：主要是减少后道加工余量，及复杂图形粗加工，主要应用设备平面铣磨机或卧式铣磨机。

进一步的，精雕机精加工：加工异型产品，按工艺要求加工面；

产品数据比对：

市场产品：砂轮粒度600#，主轴转速(r/MIN)24000，进给速度(MM/MMIN)300，磨削量(MM)0.02，崩边大小MAX：0.08，AVG：0.05，粗糙度RA0.5～0.75，精度±0.03；

本产品：砂轮粒度600#，主轴转速(r/MIN)24000，进给速度(MM/MMIN)300，磨削量(MM)0.02，崩边大小MAX：0.03，AVG：0.01，粗糙度RA0.3～0.35，精度±0.01；

磨头磨削加工工艺领先同行，可在精雕加工环节实现加工精度±0.005，ra值0.025。

进一步的，粗磨：采用碳化硼工艺对产品进行减薄，提升粗糙度要求，控制产品加工平行度、尺寸、角度、垂直度等指标；

设备主要参数：

选用设备单面环抛研磨机、高抛单面研磨机、或双面研磨机，铸铁盘配合碳化硼混合液机工装研磨；

耗材主要配比：(1公斤含量)

加工效果：

直径加工范围梯度大：1～300直径mm，加工厚度0.02-150mm，自有耗材配置技术；

进一步的，精磨：使用钻粉工艺加工产品去除加工余量，进而提升表面RA值，达到较为理想的尺寸、平行度、角度、垂直度、面型等指标；

同时采用砖石液磨料配合研磨垫对产品研磨，提升粗糙度要求，控制产品加工平行度、尺寸、面型等指标，为抛光做准备；

选用设备为：单面环抛研磨机、高抛单面研磨机、或双面研磨机，铸铁盘配合碳化硼混合液机工装研磨；

设备主要参数：

耗材主要配比：(1公斤含量)

加工效果：

进一步的，抛光：使用CMP抛光工艺，同时采用抛光液研磨垫对产品抛光面进行抛光处理，达到纳米级要求及光洁度指标，面型要求；

设备主要参数：

耗材主要成分为：抛光液、砖石液、pH调试剂；

加工效果：

进一步的，超洗：第一种清洁模式，采用超声波清洗工艺对产品进行清洗处理，喷射清洗设备的压差值为0.01MPa,喷射清洗设备的调定压力为0.12-0.2MPa，喷射清洗设备内进行压缩空气，压缩空气为露点小于10℃的干燥压缩空，通过高速碰撞瞬间产生的冲击、摩擦、剥离、爆破等侵蚀力的作用，使碳化硅镀膜得以清除，进而实现基材表面的清洁；

超洗：第二种清洁模式，采用超声波清洗工艺对产品进行清洗处理，去除加工过程残留物；

超洗工艺及参数：

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。