[发明专利]非氧化物单晶基板的研磨方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于研磨非氧化物单晶基板的研磨方法。更详细而言，涉及适合于碳化硅单晶基板等的精研磨的研磨方法。

背景技术

碳化硅(SiC)半导体与硅半导体相比，击穿电场、电子的饱和漂移速度和导热系数更大，因此，人们使用碳化硅半导体来研究、开发与现有的硅器件相比能在更高的温度下以更高的速度工作的功率器件。其中，用于驱动电动二轮车、电动汽车和混合动力汽车等的发动机的电源中使用的高效率的开关元件的开发正受到关注。为了实现这样的功率器件，需要用于使高品质的碳化硅半导体层外延生长的表面平滑的碳化硅单晶基板。

此外，作为用于以高密度记录信息的光源，蓝色激光二极管正受到关注，而且对于作为荧光灯和电灯泡的替代光源的白色二极管的需求提高。这样的发光元件用氮化镓(GaN)半导体制成，作为用于形成高品质的氮化镓半导体层的基板，使用碳化硅单晶基板。

对于用于这种用途的碳化硅单晶基板，在基板的平坦度、基板表面的平滑性等方面要求高加工精度。但是，碳化硅单晶的硬度极高，且耐腐蚀性优异，因此制造基板时的加工性差，难以得到平滑性高的碳化硅单晶基板。

一般来说，半导体单晶基板的平滑的面通过研磨来形成。研磨碳化硅单晶时，以比碳化硅更硬的金刚石等磨粒作为研磨材料以机械方式对表面进行研磨，形成平坦的面，但会在用金刚石磨粒研磨过的碳化硅单晶基板的表面上引入与金刚石磨粒的粒径相对应的微小的刮痕。此外，在表面上产生具有机械应变的加工变质层，置之不理的话，碳化硅单晶基板的表面的平滑性不足。

半导体单晶基板的制造中，作为使机械研磨后的半导体基板的表面平滑的方法，采用化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing:下面有时称为CMP)技术。CMP是利用氧化等化学反应使被加工物变成氧化物等、用比被加工物的硬度更低的磨粒除去生成的氧化物、从而对表面进行研磨的方法。该方法具有不会使被加工物的表面产生应变、能形成极为平滑的面的优点。

一直以来，作为用于通过CMP对碳化硅单晶基板的表面平滑地进行研磨的研磨剂，已知含有胶态二氧化硅的pH4～9的研磨用组合物(例如参照专利文献1)。此外，提出了包含二氧化硅磨粒、过氧化氢之类的脱氧化剂(氧供给剂)和钒酸盐的研磨用组合物(例如参照专利文献2)。还提出了包含氧化铝、氧化钛、氧化铈、氧化锆等磨粒，过氧化氢、高锰酸盐、高碘酸盐之类的氧化剂，分散介质的研磨用组合物(例如参照专利文献3)。

但是，使用专利文献1的研磨用组合物的碳化硅单晶基板的研磨速度低，存在研磨所需的时间非常长的问题。此外，使用专利文献2的研磨用组合物时，也存在研磨速度不足、研磨花费时间的问题。还有，使用专利文献3的研磨用组合物时，也存在在短时间内发生磨粒的凝集、无法得到足够的研磨速度的问题。

此外，提出了在氧化性的研磨液的存在下、用内包有磨粒的研磨垫对碳化硅单晶基板等的表面平滑地进行研磨的方法(参照专利文献4)。然而，专利文献4中记载的方法存在研磨速度不足、并且由于固定的磨粒的强机械作用而给表面造成伤痕和扭曲等损伤的问题。此外，内包在研磨垫中的磨粒的粒径和含量、含有分布的调整困难，在研磨后难以得到平滑的表面。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2005-117027号公报

专利文献2：日本专利特开2008-179655号公报

专利文献3：国际公开第2009/111001号文本

专利文献4：日本专利特开2008-68390号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

本发明是为了解决上述问题而完成的发明，其目的是提供一种用于以高研磨速度对碳化硅单晶基板等硬度高、化学稳定性高的非氧化物单晶基板进行研磨、得到平滑的表面的研磨方法。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的非氧化物单晶基板的研磨方法是向不包含磨粒的研磨垫供给研磨液、使非氧化物单晶基板的被研磨面和所述研磨垫接触、通过两者间的相对运动进行研磨的方法，其特征在于，所述研磨液包含氧化还原电势为0.5V以上的含过渡金属的氧化剂、和水，且不含磨粒。

本发明的非氧化物单晶基板的研磨方法中，所述氧化剂较好是高锰酸离子。所述研磨液中的所述高锰酸离子的含量较好为0.05质量％以上5质量％以下。所述研磨液的pH较好为11以下，更好为5以下。所述非氧化物单晶基板可以是碳化硅单晶基板或氮化镓单晶基板。

发明的效果