[發明專利]一種碳化硅用拋光液的制備和使用方法

在審

• 申請號: 201010591103.1
• 申請日: 2010-12-16
• 公開（公告）號: CN102127371A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發明（設計）人: 張賀;陳小龍;黃青松;王錫銘
• 申請（專利權）人: 蘇州天科合達藍光半導體有限公司;北京天科合達藍光半導體有限公司;中國科學院物理研究所
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02;H01L21/304
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種碳化硅用拋光液及其制備方法、該拋光液可以用于化學機械拋光，特別涉及一種用于獲取高質量碳化硅晶片的拋光液及其制備方法。

背景技術

以碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)為代表的寬禁帶半導體材料，是繼硅(Si)、砷化鎵(GaAs)之后的第三代半導體。與Si和GaAs傳統半導體材料相比，SiC具有高熱導率、高擊穿場強、高飽和電子漂移速率和高鍵合能等優異性能，在高溫、高頻、高功率及抗輻射器件方面擁有巨大的應用前景。此外，碳化硅作為外延生長其它半導體薄膜或晶體的襯底材料，也得到了廣泛的應用和研究，具有其它襯底所沒有的優勢。

SiC晶體的硬度大，略低于金剛石，莫氏硬度約在9.3左右，導致其加工難度變大，加工技術門檻升高，目前通用的做法是：使用二氧化硅作為拋光液磨料進行化學機械拋光(CMP)。這中拋光液應用在硅晶片的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，晶片經過數小時CMP加工，去除厚度僅在納米(nm)量級，遠遠不能滿足去除精磨損傷層的要求。因此得到的晶片表面重復性偏低，值得注意的是，當進行碳面加工時，由于去除速度過慢，其雙氧水的化學擇優腐蝕速度又較快，使得CMP工藝無法順利進行，隨著CMP的時間延長，劃痕深度漸次加深，直至不得不盡心返工，重新進行研磨，才能獲得期望的表面。

化學機械拋光是SiC晶片加工工序的重要一步，其加工出的晶片質量直接影響產品表面質量以及后續產業工序的進行。傳統的化學機械拋光液一般直接采用二氧化硅拋光液，其缺點是去除速率低、加工時間非常長，且在實際生產中，總是容易造成被加工物表面有大量劃傷，很不適合與工業化生產。

為了獲得高去除率，實現高效快速拋光，可調酸堿度及摻雜高效氧化劑的拋光液越來越受到重視。與傳統拋光液相比，這種拋光液具有如下特點：

1)使用高效氧化劑，可以快速去除表面層，同時氧化在整個表面上均勻進行，擇優性在一定時間內不顯著；

2)由于硅和碳氧化后均屬酸性，因此調節酸堿度，可以有效去除氧化產物；

3)拋光液穩定性好，其中是顆粒物磨料不易團聚，可以長時間保存和運輸，并?保持研磨液的分散均勻性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于高質量加工SiC晶片表面的拋光液，適用于對SiC晶片進行化學機械拋光。該拋光液的特點是表面氧化速度快，擇優腐蝕不明顯，氧化產物去除狀態穩定、無沉淀、分散均勻、可循環使用、去除速率快(一般40個小時，現可在6～8小時內完成)、加工出的碳化硅晶片較光亮，50倍顯微鏡下觀測無明顯劃痕且平整、均與，表面粗糙度經原子力顯微鏡檢測可穩定達到納米級。為實現上述目的，該拋光液由去離子水、二氧化硅拋光液、輔助氧化劑、PH調節劑配制而成。

其中，輔助PH調節劑是其必不可少的成分之一，其作用是使整個拋光液穩定均勻地存在，且在拋光過程中提供一個良好的酸堿性條件，從而加速加工過程中晶片表面的化學反應。

優選的輔助氧化劑包括過氧化氫和去離子水，該輔助氧化劑用于促進加工過程中碳化硅晶片表面與該拋光液的化學反應，從而增強拋光液的化學加工作用，增強去除速率，減少加工時間，輔助氧化劑呈透明狀液體，無氣味。

附圖說明

圖1是拋光前的光學顯微鏡圖片；圖2是用本發明配置的拋光液拋光后的光學顯微鏡圖片；圖3是拋光前的原子力顯微鏡圖片；圖4是用本發明配置的拋光液拋光后的原子力顯微鏡圖片。

具體實施方式

下面通過實施例來進一步描述本發明，但實際可實現的工藝不限于這些實施例。

該拋光液由去離子水、二氧化硅拋光液、輔助氧化劑、PH調節劑配制而成。特點是狀態穩定、無沉淀、分散均勻、可循環使用、去除速率快、加工出的碳化硅晶片較光亮，50倍顯微鏡下觀測無明顯劃痕且平整、均與，表面粗糙度經原子力顯微鏡檢測可穩定達到納米級。(需要有具體配比，不能做廣告。具體配比最好是個范圍值，不要太具體，否則很容易被模仿，要覆蓋面大的那種，改完再來給我看看)

本發明還包括一種拋光碳化硅晶片的拋光方法，尤其是一種化學機械拋光碳化硅晶片表面的方法，在此重點要強調方法；在拋光液寫完之后要具體描述該拋光液的獲得方法，緊扣題目。

下面的實施例具體描述了拋光液的制備過程，其步驟和各成分含量是本領域技術人員能夠進行合理改進的，不影響本發明的拋光液的制備。

實施例1：

第一步：配置拋光液