[發明專利]一種SiC單晶片磨拋方法

有效

• 申請號: 201910001876.0
• 申請日: 2019-01-02
• 公開（公告）號: CN109702639B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 王瑞;梁慶瑞;王含冠
• 申請（專利權）人: 山東天岳先進科技股份有限公司
• 主分類號: B24B37/08
• 分類號: B24B37/08;B24B57/02
• 代理公司: 北京君慧知識產權代理事務所(普通合伙) 11716
• 代理人: 陳曦

一種SiC單晶片磨拋方法，包括對SiC切割片依次進行研磨得到預拋光晶片和對預拋光晶片進行拋光得到SiC單晶片的過程，在研磨過程中，所述研磨用水基研磨液通過將初始研磨液對SiC切割片進行預研磨并滿足第一條件得到；在拋光過程中，所述拋光用水基拋光液通過將預拋光晶片進行預拋光并滿足第二條件后得到。通過本申請制備的SiC單晶片，可以明顯降低SiC單晶片表面的損傷和劃痕，獲得高質量的SiC單晶片。

技術領域

本申請屬于超精表面研磨拋光技術領域，具體涉及一種SiC單晶片磨拋方法。

背景技術

碳化硅單晶是最重要的第三代半導體材料之一，因其具有禁帶寬度大、飽和電子遷移率高、擊穿場強大、熱導率高等優異性質，而被廣泛應用于電力電子、射頻器件、光電子器件等領域。當作為外延薄膜襯底時，外延生長對襯底依賴性很強，襯底上很小的缺陷也會破壞碳化硅單晶表面的周期性，蔓延并擴展到薄膜上，并嚴重影響薄膜質量。即使是作為籽晶，生長出來的塊體單晶材料也會受到襯底嚴重影響，襯底表面上的所有缺陷，一般會被原樣復制到新的外延材料中。

為了獲得高質量的薄膜和塊體單晶，目前主要采用的磨拋方法。陳小龍等人提出研磨拋光對晶片進行氫飾，但是這種方法對機械拋光過程中留下的較深劃痕，作用不大。另外，林岳明等提出晶片研磨后進行等離子蝕刻，該方法利用等離子體轟擊碳化硅表面，去除研磨過程中形成的損傷層，這種方法去除率很高，但往往會在去除損傷層的同時引入新的損傷和缺陷。

在CN101161800A中公開了一種水懸浮磨削液，以水為基質，在陰離子型表面活性劑的作用下，使細度≥1200目的碳化硅粉或/和金剛石粉均勻分散，形成水懸浮磨削液。當硬材料顆粒細度≥5000目時，便是拋光液。懸浮液中陰離子型表面活性劑1～15％，碳化硅粉或/和金剛石粉20～50％，余為水。本懸浮液以水為基質，粘度可調，也就是說切削速度可變，不僅提高了切割效率，而且適用范圍廣泛。既適用于硬質材料的切割、拋光，又適用于晶體材料的切割、拋光。該申請只是用研磨液進行研磨，但是對研磨液的最佳研磨狀態沒有進行探究，這樣研磨效果并不能達到最佳效果。

在CN103013345A中公開了油性金剛石研磨液及其制備方法，該研磨液含有以下組分：金剛石微粉、表面活性劑、分散劑、pH值調節劑、潤濕劑和油，各組分的重量配比(wt.)為：金剛石微粉：0.001％-10％；表面活性劑：0.001％-20％；分散劑：0-20％；pH值調節劑：0-10％；潤濕劑：0-10％；其余為油。主要應用于碳化硅晶片、LED藍寶石襯底片、陶瓷、光纖、模具及半導體化合物晶片等表面的研磨拋光。使用本發明提供的研磨液可大大的提高拋光效率，分散性能好，可以長期保持均勻穩定狀態，用其拋光后產品光潔度高，拋光效果好并且不含對人體有害成分，易于清洗，有利于環保。該申請只是公開了研磨液的組分，并沒有研究研磨液使用時如何達到最佳研磨狀態。

在CN102337082A中公開了一種碳化硅襯底用化學機械拋光液，其包含如下所示重量百分比的以下組分：磨料1～50重量％；螯合劑0.01～8重量％；表面活性劑0.01～10重量％；分散劑0.01～10重量％；氧化劑0.1～20重量％；其余均為去離子水。該拋光液對碳化硅襯底表面損傷??；碳化硅襯底粗糙度值低，可達到粗糙度Ra值小于0.5nm；襯底表面無劃痕和腐蝕坑的缺陷；除去速率高、易于清洗；不腐蝕加工設備、不污染環境；原材料價格便宜、成本低；易于儲存。該拋光液主要用于襯底用的碳化硅晶體的化學機械拋光。該申請公開了拋光液的組成，但是并沒有探究其拋光液如何處理才能達到最佳使用狀態。

在CN106349948A中公開了一種納米拋光液的制備方法，包括以下步驟：一、將碳化硅微粉與水以及分散劑按質量比混合均勻，得到混合料，然后將所述混合料置于砂磨機中循環粉碎，直至混合料中固體物料的粒徑為納米級，得到納米碳化硅漿料；二、加水稀釋，得到納米碳化硅懸浮液；三、加入螯合劑、潤滑劑、防腐劑和pH調節劑，攪拌均勻后得到納米拋光液。采用本發明所制備的納米拋光液為水性，具有綠色環保、拋光散熱快、稀釋能力強、成本低等優點。該申請公開了拋光液的制備方法，但是也沒有探究拋光液在使用過程中如何達到最佳使用狀態。