[发明专利]一种碳化硅用抛光液的制备和使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳化硅用抛光液及其制备方法、该抛光液可以用于化学机械抛光，特别涉及一种用于获取高质量碳化硅晶片的抛光液及其制备方法。

背景技术

以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)为代表的宽禁带半导体材料，是继硅(Si)、砷化镓(GaAs)之后的第三代半导体。与Si和GaAs传统半导体材料相比，SiC具有高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率和高键合能等优异性能，在高温、高频、高功率及抗辐射器件方面拥有巨大的应用前景。此外，碳化硅作为外延生长其它半导体薄膜或晶体的衬底材料，也得到了广泛的应用和研究，具有其它衬底所没有的优势。

SiC晶体的硬度大，略低于金刚石，莫氏硬度约在9.3左右，导致其加工难度变大，加工技术门槛升高，目前通用的做法是：使用二氧化硅作为抛光液磨料进行化学机械抛光(CMP)。这中抛光液应用在硅晶片的CMP中取得了巨大的成功，然而使用在碳化硅的CMP中，其去除速率偏慢，晶片经过数小时CMP加工，去除厚度仅在纳米(nm)量级，远远不能满足去除精磨损伤层的要求。因此得到的晶片表面重复性偏低，值得注意的是，当进行碳面加工时，由于去除速度过慢，其双氧水的化学择优腐蚀速度又较快，使得CMP工艺无法顺利进行，随着CMP的时间延长，划痕深度渐次加深，直至不得不尽心返工，重新进行研磨，才能获得期望的表面。

化学机械抛光是SiC晶片加工工序的重要一步，其加工出的晶片质量直接影响产品表面质量以及后续产业工序的进行。传统的化学机械抛光液一般直接采用二氧化硅抛光液，其缺点是去除速率低、加工时间非常长，且在实际生产中，总是容易造成被加工物表面有大量划伤，很不适合与工业化生产。

为了获得高去除率，实现高效快速抛光，可调酸碱度及掺杂高效氧化剂的抛光液越来越受到重视。与传统抛光液相比，这种抛光液具有如下特点：

1)使用高效氧化剂，可以快速去除表面层，同时氧化在整个表面上均匀进行，择优性在一定时间内不显著；

2)由于硅和碳氧化后均属酸性，因此调节酸碱度，可以有效去除氧化产物；

3)抛光液稳定性好，其中是颗粒物磨料不易团聚，可以长时间保存和运输，并 保持研磨液的分散均匀性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于高质量加工SiC晶片表面的抛光液，适用于对SiC晶片进行化学机械抛光。该抛光液的特点是表面氧化速度快，择优腐蚀不明显，氧化产物去除状态稳定、无沉淀、分散均匀、可循环使用、去除速率快(一般40个小时，现可在6～8小时内完成)、加工出的碳化硅晶片较光亮，50倍显微镜下观测无明显划痕且平整、均与，表面粗糙度经原子力显微镜检测可稳定达到纳米级。为实现上述目的，该抛光液由去离子水、二氧化硅抛光液、辅助氧化剂、PH调节剂配制而成。

其中，辅助PH调节剂是其必不可少的成分之一，其作用是使整个抛光液稳定均匀地存在，且在抛光过程中提供一个良好的酸碱性条件，从而加速加工过程中晶片表面的化学反应。

优选的辅助氧化剂包括过氧化氢和去离子水，该辅助氧化剂用于促进加工过程中碳化硅晶片表面与该抛光液的化学反应，从而增强抛光液的化学加工作用，增强去除速率，减少加工时间，辅助氧化剂呈透明状液体，无气味。

附图说明

图1是抛光前的光学显微镜图片；图2是用本发明配置的抛光液抛光后的光学显微镜图片；图3是抛光前的原子力显微镜图片；图4是用本发明配置的抛光液抛光后的原子力显微镜图片。

具体实施方式

下面通过实施例来进一步描述本发明，但实际可实现的工艺不限于这些实施例。

该抛光液由去离子水、二氧化硅抛光液、辅助氧化剂、PH调节剂配制而成。特点是状态稳定、无沉淀、分散均匀、可循环使用、去除速率快、加工出的碳化硅晶片较光亮，50倍显微镜下观测无明显划痕且平整、均与，表面粗糙度经原子力显微镜检测可稳定达到纳米级。(需要有具体配比，不能做广告。具体配比最好是个范围值，不要太具体，否则很容易被模仿，要覆盖面大的那种，改完再来给我看看)

本发明还包括一种抛光碳化硅晶片的抛光方法，尤其是一种化学机械抛光碳化硅晶片表面的方法，在此重点要强调方法；在抛光液写完之后要具体描述该抛光液的获得方法，紧扣题目。

下面的实施例具体描述了抛光液的制备过程，其步骤和各成分含量是本领域技术人员能够进行合理改进的，不影响本发明的抛光液的制备。

实施例1：

第一步：配置抛光液