[發明專利]研磨劑及研磨方法

無效

• 申請號: 201280043222.0
• 申請日: 2012-08-23
• 公開（公告）號: CN103782370A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 吉田伊織;竹宮聰;朝長浩之
• 申請（專利權）人: 旭硝子株式會社
• 主分類號: H01L21/304
• 分類號: H01L21/304;B24B37/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 劉多益

技術領域

本發明涉及用于對非氧化物單晶基板進行化學機械研磨的研磨劑及研磨方法。更詳細地說，涉及適合于碳化硅單晶基板等的研磨的研磨劑及使用該研磨劑的研磨方法。

背景技術

碳化硅(SiC)半導體與硅半導體相比，擊穿電場、電子的飽和漂移速度和導熱系數更大，因此，人們使用碳化硅半導體來研究、開發與現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，用于驅動電動二輪車、電動汽車和混合動力汽車等的發動機的電源中使用的高效率的開關元件的開發正受到關注。為了實現這樣的功率器件，需要用于使高品質的碳化硅半導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。這樣的發光元件用氮化鎵(GaN)半導體制成，作為用于形成高品質的氮化鎵半導體層的基板，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的微小的刮痕。此外，在表面上產生具有機械應變的加工變質層，置之不理的話，碳化硅單晶基板的表面的平滑性不足。

半導體單晶基板的制造中，作為使機械研磨后的半導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。CMP是利用氧化等化學反應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生應變、能形成極為平滑的面的優點。

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，也提出了包含二氧化硅磨粒、過氧化氫之類的氧化劑(氧供給劑)和釩酸鹽的研磨用組合物(例如參照專利文獻2)。

然而，專利文獻1的研磨用組合物對碳化硅單晶基板的研磨速度慢，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。

現有技術文獻

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

發明內容

發明所要解決的技術問題

本發明是為了解決上述問題而完成的發明，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劑及研磨方法。

解決技術問題所采用的技術方案

本發明的研磨劑用于以化學機械方式對非氧化物單晶基板進行研磨，其特征在于，含有含過渡金屬的氧化還原電位為0.5V以上的氧化劑、平均二次粒徑為0.2μm以下的二氧化硅粒子、分散介質；所述氧化劑的含有比例為0.25質量％以上5質量％以下，且所述二氧化硅粒子的含有比例為0.01質量％以上且小于20質量％。

本發明的研磨劑中，所述氧化劑較好是高錳酸根離子。本發明的研磨劑的pH較好為11以下，更好為5以下。所述非氧化物單晶基板較好是碳化硅(SiC)單晶基板或氮化鎵(GaN)單晶基板。

本發明的研磨方法是向研磨墊供給研磨劑、使作為研磨對象物的非氧化物單晶基板的被研磨面與所述研磨墊接觸、通過兩者間的相對運動進行研磨的方法，其特征在于，使用上述本發明的研磨劑作為所述研磨劑。

發明的效果

藉由本發明的研磨劑和使用該研磨劑的研磨方法，能以高研磨速度對碳化硅單晶基板和氮化鎵單晶基板之類的硬度高、化學穩定性高的非氧化物單晶基板的被研磨面進行研磨，能得到平坦且平滑的被研磨面。另外，本發明中，“被研磨面”是研磨對象物的被研磨的面，例如是指表面。

附圖說明

圖1是表示本發明的研磨方法的實施方式中可以使用的研磨裝置的一例的圖。

具體實施方式

下面，對本發明的實施方式進行說明。

[研磨劑]