[发明专利]一种碳化硅单晶薄膜的制备方法

摘要

本发明公开了一种碳化硅单晶薄膜的制备方法，工艺流程主要包括：样品清洗、晶圆键合、原始厚度测量、碳化硅减薄、厚度监测、二次厚度测量、化学机械抛光、样品清洗、薄膜表征等工艺。通过该方法可以获得表面平坦的微米级厚度的碳化硅单晶薄膜，同时也避免了另一种常见的薄膜制备方法smart cut工艺过程中需要注入高剂量的氢离子从而增加缺陷的影响。所制备的碳化硅单晶薄膜是硅衬底上的异质材料，用户可以很方便地将其从衬底上分离出来，也可以选择性地保留薄膜的部分衬底，方便后续的使用。通过该方法原则上也可以由块状样品获得暂时还难于异质外延生长或者难于沿特定晶向异质外延生长的碳化硅薄膜材料以及其它薄膜材料。

主权项

1.一种碳化硅单晶薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：第一次样品清洗，对碳化硅晶圆和硅晶圆衬底的表面清洁，以此来保证后续晶圆键合的质量和碳化硅单晶薄膜的质量；第二步：晶圆键合，将碳化硅晶圆与硅晶圆衬底键合；第三步：原始厚度测量，对经过晶圆键合后的碳化硅与硅晶圆衬底的总厚度的测量；第四步：碳化硅减薄，采用机械研磨的方法对附着在硅衬底上的碳化硅材料进行机械减薄，使用的设备是在线厚度监测的碳化硅减薄设备；第五步：厚度监测，碳化硅薄膜的目标厚度设置为20±3微米，当碳化硅薄膜厚度首次到距离目标厚度小于30微米时，暂停碳化硅减薄工艺和厚度监测工艺并进行第六步；当再次进行碳化硅减薄工艺并且碳化硅薄膜厚度距离目标厚度小于3微米时，暂停碳化硅减薄工艺和厚度监测工艺并进行下一步工艺二次厚度测量；第六步，二次厚度测量，对厚度监测达标之后的碳化硅晶圆进行厚度测量校准和确认，如果碳化硅薄膜厚度已达到目标厚度，即进行第七步工艺化学机械抛光，如果碳化硅薄膜厚度未达到目标厚度，则继续第四步和第五步工艺；第七步，化学机械抛光，对碳化硅材料表面的平坦化和精细减薄，表面粗糙度达到低于0.2纳米，使碳化硅减薄工艺导致的粗糙表面平坦化，同时去除碳化硅单晶薄膜上的机械损伤层；第八步，第二次样品清洗，对化学机械抛光后的样品的表面清洁；在进行化学机械抛光之后，对样品进行多次样品清洗，去除样品表面的颗粒物和研磨液；第九步，对碳化硅薄膜厚度、表面粗糙度重要参数的表征；如果表征结果显示碳化硅单晶薄膜样品厚度和表面粗糙度参数未达到要求，便重复化学机械抛光工艺、样品清洗工艺和薄膜表征工艺，直到碳化硅单晶薄膜样品达到预期要求，从而得到制备完的碳化硅单晶薄膜。