[發(fā)明專利]一種碳化硅單晶襯底的加工方法

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• 申請日: 2019-07-18
• 公開（公告）號: CN110539240A
• 公開（公告）日: 2019-12-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐良;陽明益;占俊杰;藍文安;劉建哲;余雅俊
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江博藍特半導體科技股份有限公司
• 主分類號: B24B29/02
• 分類號: B24B29/02;B24B37/04;B24B37/08;B24B57/00;B28D5/04;H01L21/02
• 代理公司: 11619 北京辰權(quán)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 董李欣<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發(fā)明涉及一種碳化硅單晶襯底的加工方法。該方法包括下列步驟：先用鉆石線對碳化硅單晶制品進行切割，然后采用鉆石盤進行研磨，之后用鉆石拋光液進行粗拋光，最后經(jīng)過精拋光得到碳化硅單晶襯底。本發(fā)明可在加工效率與平面均勻度之間取得雙贏，輔以最后一道化學機械精拋光來達成半導體級表面質(zhì)量要求，此方法可大大降低加工時間與加工成本，同時也有效的提高碳化硅單晶襯底片的加工良率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導體材料加工領(lǐng)域，特別涉及一種碳化硅單晶襯底的加工方法。

背景技術(shù)

隨著第三代半導體材料單晶碳化硅襯底的量產(chǎn)突破，以其為襯底所制作的電力電子、高頻、耐高溫、大功率元器件，在節(jié)能降耗與電氣性能領(lǐng)域具有絕對的優(yōu)勢，因而迎來黃金發(fā)展期，市場規(guī)模正在急劇擴大。

單晶碳化硅作為第三代寬帶隙半導體材料，具有寬帶隙、高熱導率、高臨界擊穿電場和高電子飽和遷移率，具有與Si、GaAs材料更完美的材料特性，使得在高溫、高頻、大功率的電子元器件具有巨大的應(yīng)用潛力，實現(xiàn)產(chǎn)品高溫操作、小型化、電源轉(zhuǎn)換效率高的需求。然而碳化硅單晶材料化學穩(wěn)定性好、硬度高，使得碳化硅單晶襯底片之加工非常困難并且成本昂貴與加工費時，為了進一步更快的實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化與下游應(yīng)用，如何降低碳化硅單晶襯底片的加工成本與朝向大尺寸開發(fā)應(yīng)用是未來的發(fā)展方向。

傳統(tǒng)的碳化硅單晶襯底加工方法通常以碳化硅或碳化硼游離砥粒砂漿進行加工，難以確保整批襯底的平面度與均勻性要求，同時由于研磨效率慢、加工時間久，良率難以確保與提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的在于提供一種碳化硅單晶襯底的加工方法，該方法除了精拋光外所有步驟均采用鉆石加工，可以兼顧加工效率和平面均勻度，既提高了產(chǎn)品良率，又提高了加工效率。

為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

一種碳化硅單晶襯底的加工方法，包括下列步驟：

先用鉆石線對碳化硅單晶制品進行切割，然后采用鉆石盤進行研磨，之后用鉆石拋光液進行粗拋光，最后經(jīng)過精拋光得到碳化硅單晶襯底。

傳統(tǒng)的加工方法采用碳化硅或碳化硼加工，并且研磨步驟中采用研磨液，而本發(fā)明改變了加工材料和研磨方式，并且改變除精拋光外所有工序均采用鉆石材質(zhì)，尤其是研磨階段采用鉆石盤砥粒式加工，可在加工效率與平面均勻度之間取得雙贏，輔以最后一道化學機械精拋光來達成半導體級表面質(zhì)量要求，此方法可大大降低加工時間與加工成本，同時也有效的提高碳化硅單晶襯底片的加工良率。

本發(fā)明所述的碳化硅單晶制品指不限定原材料的外觀形狀，可以是典型的單晶棒，或者其它常見的形狀。

此外，本發(fā)明還優(yōu)化了四步的工藝條件，具體如下。

優(yōu)選地，所述研磨用的鉆石盤上的鉆石顆粒粒徑號數(shù)介于#80～#1000。

此處的號數(shù)是指#80～#1000之間的任意號，例如#80、#100、#200、#300、#400、#500、#600、#700、#800、#900、#1000等。

優(yōu)選地，所述鉆石拋光液主要由鉆石顆粒、懸浮劑和分散介質(zhì)組成，其中，鉆石顆粒和懸浮劑的濃度分別優(yōu)選為1wt％～10wt％、5-10wt％，所述鉆石顆粒的粒徑優(yōu)選為1μm～10μm。

優(yōu)選地，所述精拋光采用氧化鋁拋光漿料、氧化鈰拋光漿料或二氧化硅拋光漿料；

優(yōu)選地，所述精拋光用的拋光漿料中顆粒粒徑為10nm～700nm。

優(yōu)選地，所述氧化鋁拋光漿料主要由氧化鋁顆粒、懸浮劑和分散介質(zhì)組成，其中，氧化鋁顆粒和懸浮劑的濃度分別優(yōu)選為10wt％～30wt％、5-10wt％。