[發(fā)明專利]非氧化物單晶基板的研磨方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280020186.6
• 申請日: 2012-04-19
• 公開（公告）號: CN103493183A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吉田伊織;竹宮聰;朝長浩之
• 申請（專利權(quán)）人: 旭硝子株式會社
• 主分類號: H01L21/304
• 分類號: H01L21/304
• 代理公司: 上海專利商標事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 金明花

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于研磨非氧化物單晶基板的研磨方法。更詳細而言，涉及適合于碳化硅單晶基板等的精研磨的研磨方法。

背景技術(shù)

碳化硅(SiC)半導(dǎo)體與硅半導(dǎo)體相比，擊穿電場、電子的飽和漂移速度和導(dǎo)熱系數(shù)更大，因此，人們使用碳化硅半導(dǎo)體來研究、開發(fā)與現(xiàn)有的硅器件相比能在更高的溫度下以更高的速度工作的功率器件。其中，用于驅(qū)動電動二輪車、電動汽車和混合動力汽車等的發(fā)動機的電源中使用的高效率的開關(guān)元件的開發(fā)正受到關(guān)注。為了實現(xiàn)這樣的功率器件，需要用于使高品質(zhì)的碳化硅半導(dǎo)體層外延生長的表面平滑的碳化硅單晶基板。

此外，作為用于以高密度記錄信息的光源，藍色激光二極管正受到關(guān)注，而且對于作為熒光燈和電燈泡的替代光源的白色二極管的需求提高。這樣的發(fā)光元件用氮化鎵(GaN)半導(dǎo)體制成，作為用于形成高品質(zhì)的氮化鎵半導(dǎo)體層的基板，使用碳化硅單晶基板。

對于用于這種用途的碳化硅單晶基板，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，碳化硅單晶的硬度極高，且耐腐蝕性優(yōu)異，因此制造基板時的加工性差，難以得到平滑性高的碳化硅單晶基板。

一般來說，半導(dǎo)體單晶基板的平滑的面通過研磨來形成。研磨碳化硅單晶時，以比碳化硅更硬的金剛石等磨粒作為研磨材料以機械方式對表面進行研磨，形成平坦的面，但會在用金剛石磨粒研磨過的碳化硅單晶基板的表面上引入與金剛石磨粒的粒徑相對應(yīng)的微小的刮痕。此外，在表面上產(chǎn)生具有機械應(yīng)變的加工變質(zhì)層，置之不理的話，碳化硅單晶基板的表面的平滑性不足。

半導(dǎo)體單晶基板的制造中，作為使機械研磨后的半導(dǎo)體基板的表面平滑的方法，采用化學機械研磨(Chemical?Mechanical?Polishing:下面有時稱為CMP)技術(shù)。CMP是利用氧化等化學反應(yīng)使被加工物變成氧化物等、用比被加工物的硬度更低的磨粒除去生成的氧化物、從而對表面進行研磨的方法。該方法具有不會使被加工物的表面產(chǎn)生應(yīng)變、能形成極為平滑的面的優(yōu)點。

一直以來，作為用于通過CMP對碳化硅單晶基板的表面平滑地進行研磨的研磨劑，已知含有膠態(tài)二氧化硅的pH4～9的研磨用組合物(例如參照專利文獻1)。此外，提出了包含二氧化硅磨粒、過氧化氫之類的脫氧化劑(氧供給劑)和釩酸鹽的研磨用組合物(例如參照專利文獻2)。還提出了包含氧化鋁、氧化鈦、氧化鈰、氧化鋯等磨粒，過氧化氫、高錳酸鹽、高碘酸鹽之類的氧化劑，分散介質(zhì)的研磨用組合物(例如參照專利文獻3)。

但是，使用專利文獻1的研磨用組合物的碳化硅單晶基板的研磨速度低，存在研磨所需的時間非常長的問題。此外，使用專利文獻2的研磨用組合物時，也存在研磨速度不足、研磨花費時間的問題。還有，使用專利文獻3的研磨用組合物時，也存在在短時間內(nèi)發(fā)生磨粒的凝集、無法得到足夠的研磨速度的問題。

此外，提出了在氧化性的研磨液的存在下、用內(nèi)包有磨粒的研磨墊對碳化硅單晶基板等的表面平滑地進行研磨的方法(參照專利文獻4)。然而，專利文獻4中記載的方法存在研磨速度不足、并且由于固定的磨粒的強機械作用而給表面造成傷痕和扭曲等損傷的問題。此外，內(nèi)包在研磨墊中的磨粒的粒徑和含量、含有分布的調(diào)整困難，在研磨后難以得到平滑的表面。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2005-117027號公報

專利文獻2：日本專利特開2008-179655號公報

專利文獻3：國際公開第2009/111001號文本

專利文獻4：日本專利特開2008-68390號公報

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的發(fā)明，其目的是提供一種用于以高研磨速度對碳化硅單晶基板等硬度高、化學穩(wěn)定性高的非氧化物單晶基板進行研磨、得到平滑的表面的研磨方法。

解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案

本發(fā)明的非氧化物單晶基板的研磨方法是向不包含磨粒的研磨墊供給研磨液、使非氧化物單晶基板的被研磨面和所述研磨墊接觸、通過兩者間的相對運動進行研磨的方法，其特征在于，所述研磨液包含氧化還原電勢為0.5V以上的含過渡金屬的氧化劑、和水，且不含磨粒。

本發(fā)明的非氧化物單晶基板的研磨方法中，所述氧化劑較好是高錳酸離子。所述研磨液中的所述高錳酸離子的含量較好為0.05質(zhì)量％以上5質(zhì)量％以下。所述研磨液的pH較好為11以下，更好為5以下。所述非氧化物單晶基板可以是碳化硅單晶基板或氮化鎵單晶基板。

發(fā)明的效果