[發(fā)明專利]一種SiC晶片的快速雙面機(jī)械拋光方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810632617.3
• 申請日: 2018-06-20
• 公開（公告）號: CN110614574A
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳秀芳;徐現(xiàn)剛;楊祥龍;彭燕;胡小波;王瑞琪
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué);國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院;國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號: B24B29/02
• 分類號: B24B29/02;B24B27/00;C09G1/02
• 代理公司: 37219 濟(jì)南金迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 王楠

本發(fā)明涉及一種SiC晶片的快速雙面機(jī)械拋光方法，屬于晶體材料加工技術(shù)領(lǐng)域，方法包括步驟如下：1)、采用拋光機(jī)，磨料為金剛石微粉，將金剛石粉、分散劑、水按比例配成拋光液，設(shè)定機(jī)器轉(zhuǎn)速20?40rpm，壓力為100?500g/cm2，拋光時(shí)間1?1.5h；2)、采用拋光機(jī)，磨料為金剛石微粉，將金剛石粉、分散劑、水按比例配成拋光液，設(shè)定機(jī)器轉(zhuǎn)速20?40rpm，壓力為100?200g/cm2，拋光時(shí)間0.5?1.5h。研磨后的晶片表面平整，無異常劃痕，總時(shí)間1.5?2.5h，比常規(guī)的拋光方法(采用硬質(zhì)拋光布和上述同樣的金剛石拋光液)節(jié)約2?5h。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種SiC晶片的快速雙面機(jī)械拋光方法，屬于晶體材料加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

碳化硅(SiC)是繼硅和砷化鎵之后發(fā)展起來的寬禁帶半導(dǎo)體材料，具有禁帶寬、熱導(dǎo)率高等獨(dú)特的物理性質(zhì)，是制備功率半導(dǎo)體器件的關(guān)鍵材料，在通信、雷達(dá)、電力電子等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。由于碳化硅莫氏硬度為9.2，僅次于金剛石，而且化學(xué)穩(wěn)定性好，故碳化硅單晶的襯底拋光已成為碳化硅單晶實(shí)用化所必須解決的重要問題。

碳化硅晶片加工過程中，晶片表面經(jīng)過研磨后，需要進(jìn)行后續(xù)的機(jī)械拋光和化學(xué)機(jī)械拋光兩次拋光。其中機(jī)械拋光是在保證平整度的情況下，實(shí)現(xiàn)高去除率；化學(xué)機(jī)械拋光改善晶片表面的粗糙度，實(shí)現(xiàn)表面高光潔度，使表面無加工損傷層。其中機(jī)械拋光需要的時(shí)間長，去除的厚度多，從而機(jī)械拋光的時(shí)間制約著整個加工過程的效率。在材料機(jī)械拋光過程中會由于局部高溫、高壓而使晶片與磨粒、拋光液和拋光布之間存在著直接的機(jī)械作用，由使晶片表面的生成物不斷被除去而使表面平滑化。采用晶片件、磨粒、拋光布和拋光液等的不同組合，可實(shí)現(xiàn)不同的拋光效果。目前，機(jī)械拋光采用雙面拋光或單面拋光方法，但材料去除速率很小，一般為0.5～2μm/h，拋光效率很低，嚴(yán)重制約了襯底加工進(jìn)程。因此提高機(jī)械拋光的去除速率，提高加工效率，降低成本，意義重大。

發(fā)明內(nèi)容

針對碳化硅單晶的物理性質(zhì)，在保證高平整度和低表面粗糙度的前提下，為了克服機(jī)械拋光效率低的問題，本發(fā)明提供一種快速雙面機(jī)械拋光方法，可獲得表面平整度高，材料去除速率快，拋光效率比常規(guī)方法提高1-3倍。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

術(shù)語說明

TTV：本申請中TTV指晶片的平整度；

Warp：本申請中Warp指晶片的翹曲度。

一種SiC晶片的快速雙面機(jī)械拋光方法，包括步驟如下：

1)、采用拋光機(jī)，磨料為金剛石微粉，將金剛石粉、分散劑、水按比例配成流動性好、無毒、利于清洗的拋光液，設(shè)定機(jī)器轉(zhuǎn)速20-40rpm，壓力為100-500g/cm2，拋光時(shí)間1-1.5h；

2)、采用拋光機(jī)，磨料為金剛石微粉，將金剛石粉、分散劑、水按比例配成流動性好、無毒、利于清洗的拋光液，設(shè)定機(jī)器轉(zhuǎn)速20-40rpm，壓力為100-200g/cm2，拋光時(shí)間0.5-1.5h。

對于研磨后的晶片，要求TTV小于10μm，warp小于10μm，研磨采用的磨料粒度為20-30μm，研磨后的晶片表面平整，無異常劃痕。通過上述2個拋光步驟完成晶片的雙面快速拋光，總時(shí)間1.5-2.5h。比常規(guī)的拋光方法(采用硬質(zhì)拋光布和上述同樣的金剛石拋光液)節(jié)約2-5h。拋光后，晶片TTV小于5μm，表面光亮，粗糙度Ra為1-2nm。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟1)中，拋光機(jī)采用雙面銅盤拋光機(jī)，磨料為粒度5-10μm的金剛石微粉。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟2)中，拋光機(jī)采用雙面銅盤拋光機(jī)，磨料為粒度0.5-1.5μm的金剛石微粉。

進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟2)中，磨料為粒度1-1.5μm的金剛石微粉，拋光時(shí)間1-1.5h。