[發(fā)明專利]超硬半導(dǎo)體材料拋光方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210202351.1
• 申請(qǐng)日: 2012-06-19
• 公開（公告）號(hào): CN103506928A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃維;王樂星;莊擊勇;陳輝;楊建華;施爾畏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海硅酸鹽研究所中試基地;中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號(hào): B24B29/02
• 分類號(hào): B24B29/02;H01L21/304;C09G1/02
• 代理公司: 上海瀚橋?qū)＠硎聞?wù)所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優(yōu)麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及屬于半導(dǎo)體材料加工及器件制備領(lǐng)域，具體涉及一種超硬半導(dǎo)體材料拋光方法，尤其是一種能夠獲得具有原子臺(tái)階表面的超硬半導(dǎo)體材料（例如SiC、Al2O3）拋光方法。

背景技術(shù)

氧化鋁（Al₂O₃）、碳化硅（SiC）、氮化鋁（AlN）和氮化鎵（GaN）等超硬半導(dǎo)體材料是寬禁帶半導(dǎo)體的重要代表，較傳統(tǒng)半導(dǎo)體他們普遍具有禁帶寬度大，擊穿場(chǎng)強(qiáng)高，熱導(dǎo)率大，電子飽和漂移速度高，抗輻射能力強(qiáng)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。Al₂O₃、SiC、AlN等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(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，是實(shí)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(guó)防工業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)、機(jī)電產(chǎn)業(yè)和能源產(chǎn)業(yè)等支柱產(chǎn)業(yè)進(jìn)入二十一世紀(jì)后賴以發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料。同時(shí)，由于Al₂O₃、SiC、AlN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，使得它們成為新一代寬禁帶半導(dǎo)體器件的重要襯底材料。

無論是Al₂O₃、SiC、AlN等作為直接的器件制備材料，還是以之為襯底的外延器件，超硬半導(dǎo)體材料（如SiC、Al₂O₃、AlN）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超硬半導(dǎo)體材料（如SiC、Al₂O₃、AlN）具有非常好質(zhì)量的表面。傳統(tǒng)的超硬半導(dǎo)體材料（如SiC、Al2O3、AlN）表面加工方法大都具有顯著的表面損傷層，對(duì)直接的器件制備和GaN的外延都有一定的影響。

CN?101602185?B公開一種碳化硅單晶表面的多級(jí)化學(xué)機(jī)械拋光方法，其采用多級(jí)化學(xué)腐蝕作用和機(jī)械研磨作用相結(jié)合的工藝，可在一定程度上較低材料表面的損傷。

CN?101966689?A公開一種大直徑4H-SiC碳面的表面拋光方法，其依次包括機(jī)械拋光、化學(xué)機(jī)械拋光。其采用于PH小于5的酸性拋光液來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的堿性拋光液，最終降低了材料表面的損傷。

上述兩種方法或通過多級(jí)化學(xué)機(jī)械拋光，或采用酸性拋光液可在一定程度上較低材料表面的損傷，然而這兩種方法均未能完全去除材料表面的損傷層。而且這兩種方法中涉及的拋光壓力均較大。

因此完全去除SiC、Al₂O₃表面的損傷層，獲得了接近理想晶格排列的具有原子臺(tái)階的表面對(duì)以SiC、Al2O3單晶為基礎(chǔ)的器件和外延制備具有非常重要的意義。

此外，傳統(tǒng)的超硬半導(dǎo)體材料（如SiC、Al₂O₃）拋光技術(shù)一方面對(duì)于不同的材料所采用的工藝、設(shè)備，甚至所采用的各種用料都完全不同，比如現(xiàn)有報(bào)道的SiC和Al₂O₃的拋光工藝就完全不同，在同一設(shè)備上同時(shí)使用這兩種不同的拋光工藝，可能對(duì)機(jī)器及拋光效率都帶來很大影響。這樣對(duì)于一個(gè)同時(shí)完成這兩種晶體材料加工的部門而言增加了很多困難；另一方面，傳統(tǒng)工藝未能很好的匹配粗拋、精拋和化學(xué)機(jī)械拋光工藝，使得即使經(jīng)過化學(xué)機(jī)械拋光得到的超硬半導(dǎo)體材料（如SiC、Al₂O₃）表面仍具有劃痕和亞表面損傷層。因此提供一種能對(duì)大部分甚至所有超硬半導(dǎo)體材料都適用的拋光工藝也具有重大意義。

發(fā)明內(nèi)容

面對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明人在充分理解超硬半導(dǎo)體材料拋光原理的基礎(chǔ)上，并經(jīng)過銳意的研究發(fā)現(xiàn)通過參數(shù)非常接近的粗拋、精拋、化學(xué)機(jī)械拋光三個(gè)拋光工藝流程，即可使被加工的超硬半導(dǎo)體材料（如SiC、Al₂O₃）獲得具有極低表面粗糙度且具有原子臺(tái)階表面。