[發(fā)明專利]快速獲得具有原子臺階表面的SiC晶片拋光方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210050324.7
• 申請日: 2012-02-29
• 公開（公告）號: CN103286672A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃維;王樂星;莊擊勇;陳輝;楊建華;施爾畏
• 申請（專利權(quán)）人: 上海硅酸鹽研究所中試基地;中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: B24B37/07
• 分類號: B24B37/07
• 代理公司: 上海專利商標事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 郭輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體晶圓加工及器件制備領(lǐng)域，具體涉及一種快速獲得具有原子臺階表面的SiC晶片拋光方法。

背景技術(shù)

SiC是寬禁帶半導(dǎo)體的重要代表，具有禁帶寬度大，擊穿場強高，熱導(dǎo)率大，電子飽和漂移速度高，抗輻射能力強和良好化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)越性質(zhì)，成為繼硅、鍺、砷化鎵之后制造新一代微電子器件和電路的關(guān)鍵半導(dǎo)體材料。SiC晶體材料在制作大功率微波器件、耐高溫和抗輻照器件方面具有得天獨厚的優(yōu)勢，是實現(xiàn)大功率微波與高溫抗輻射相結(jié)合的理想材料，是微電子、電力電子、光電子等高新技術(shù)以及國防工業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)、機電產(chǎn)業(yè)和能源產(chǎn)業(yè)等支柱產(chǎn)業(yè)進入二十一世紀后賴以發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料。同時，由于SiC與制作大功率微波、電力電子、光電子器件的重要材料GaN之間具有非常小的晶格失配和熱膨脹系數(shù)差，使得SiC成為新一代寬禁帶半導(dǎo)體器件的重要襯底材料。

無論是SiC單晶作為直接的器件制備材料，還是以之為襯底的外延器件，SiC晶片的表面處理質(zhì)量直接影響最終制備的器件的性能。所以要求加工得到的SiC晶片具有非常好質(zhì)量的表面。傳統(tǒng)的SiC晶片表面加工方法大都具有顯著的表面損傷層，對直接的器件制備和GaN的外延都有一定的影響。而本發(fā)明的方法，完全去除的SiC表面的損傷層，獲得了接近理想SiC晶格排列的具有原子臺階的表面。該發(fā)明對以SiC單晶為基礎(chǔ)的器件和外延制備具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

一方面，本發(fā)明提供一種快速獲得具有原子臺階表面的SiC晶片拋光方法，所述方法包括以下步驟：

(1)提供SiC晶片，其中，所述SiC的基本參數(shù)為：(a)對于經(jīng)過線切割得到的晶片，晶片厚度在250μm至1000μm，線痕深度小于10μm，晶片翹曲度小于50μm，晶片厚度不均勻性小于30μm；(b)對于經(jīng)過研磨的晶片，晶片厚度在250μm至1000μm，表面粗糙度值小于10μm，晶片翹曲度小于50μm，晶片厚度不均勻性小于30μm；

(2)對步驟(1)提供的所述SiC晶片，采用PH值為6.5至11、濃度為5％至30％、粒徑為2μm至5μm的金剛石拋光液進行拋光，控制拋光壓力為3g/cm²至10g/cm²，拋光盤轉(zhuǎn)速為50rpm(轉(zhuǎn)/分鐘)至90rpm；

(3)對步驟(2)拋光后的SiC晶片，采用PH值為6.5至11，濃度為5％至30％，粒徑為0.5μm至2μm的金剛石拋光液進行拋光，控制拋光壓力為3g/cm²至10g/cm²，拋光盤轉(zhuǎn)速為50rpm至90rpm；

(4)對步驟(3)拋光后的SiC晶片，采用PH值為7.5至10，濃度為5％至30％，粒徑為20nm至50nm的硅溶膠，以H₂O₂和硅溶膠之比為1∶5至1∶25的比例范圍加入H₂O₂，進行混合攪拌得到的溶液作為拋光液進行拋光，控制拋光壓力為3g/cm²至10g/cm²，拋光盤轉(zhuǎn)速為50rpm至90rpm。

在本發(fā)明一個實施方式中，所述SiC晶片的晶型是4H-SiC、6H-SiC或15R-SiC。

在本發(fā)明一個實施方式中，步驟(1)中提供的SiC晶片的加工面是(0001)Si面。

在本發(fā)明一個實施方式中，步驟(1)中提供的SiC晶片方向與(0001)Si面的夾角為0至15°。

在本發(fā)明一個實施方式中，步驟(2-4)優(yōu)選采用拋光布進行。

在本發(fā)明一個實施方式中，步驟(2)所用拋光布的邵氏硬度為60至90。

在本發(fā)明一個實施方式中，步驟(2)進行的時間大于等于30分鐘，且小于等于2小時。

在本發(fā)明一個實施方式中，步驟(3)所用拋光布的邵氏硬度為60至90。

在本發(fā)明一個實施方式中，步驟(3)進行的時間大于等于1小時(h)，且小于等于2小時。

在本發(fā)明一個實施方式中，步驟(4)所用拋光布的邵氏硬度為60至90。

在本發(fā)明一個實施方式中，步驟(4)進行的時間大于等于3小時，且小于等于8小時。

在本發(fā)明一個實施方式中，步驟(4)中H₂O₂與硅溶膠之比為1∶10。

本發(fā)明的目的是提供一種相對現(xiàn)有工藝而言，時間短，工藝簡單，加工得到的晶片加工質(zhì)量穩(wěn)定，并且具有原子臺階表面的SiC晶片拋光方法。具體步驟如下如圖1所示：