[發(fā)明專利]一種用于碳化硅化學(xué)機(jī)械拋光的拋光液

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010050280.2
• 申請(qǐng)日: 2020-01-16
• 公開（公告）號(hào): CN111234705A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王家雄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昂士特科技（深圳）有限公司
• 主分類號(hào): C09G1/02
• 分類號(hào): C09G1/02
• 代理公司: 深圳市中科創(chuàng)為專利代理有限公司 44384
• 代理人: 梁炎芳;謝亮

本發(fā)明公開了一種用于碳化硅化學(xué)機(jī)械拋光的拋光液，包括：磨料、氧化劑、生物緩沖液、pH調(diào)節(jié)劑和水性介質(zhì)，所述磨料為硅溶膠(SiO₂)和鋁溶膠(Al₂O₃)中的其中一種或者兩者的混合物，所述磨料的重量百分比濃度為1％?40％，所述生物緩沖液的重量百分比濃度為0.05％?5％，所述氧化劑的重量百分比濃度為0.2％?10％；所述拋光液的pH值為7?11。本發(fā)明技術(shù)方案旨在提出一種能在堿性溶液中有效達(dá)成優(yōu)良去除率和粗糙度的拋光液。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料拋光技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于碳化硅化學(xué)機(jī)械拋光的拋光液。

背景技術(shù)

以碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)為代表的第三代半導(dǎo)體近年受到廣泛關(guān)注。碳化硅由于其高硬度、優(yōu)異的導(dǎo)熱性能、抗摩擦能力、以及大的禁帶寬度，而被應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)與光學(xué)器件。然而，其廣泛的應(yīng)用建立在其優(yōu)異的表面平整度與光潔度基礎(chǔ)之上，而因其超硬度和杰出的抗摩擦性能，使得碳化硅表面處理成為一個(gè)難題。目前最有效的碳化硅表面處理方法是化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)技術(shù)，它可將碳化硅晶片的表面粗糙度降到0.2納米以下，從而為隨后的器件外延打下良好的基礎(chǔ)。

CMP技術(shù)是采用化學(xué)反應(yīng)與機(jī)械摩擦的雙重作用達(dá)到表面平整與拋光的目的，由于其化學(xué)作用的高選擇性，它目前是半導(dǎo)體工業(yè)，尤其集成電路與芯片制造領(lǐng)域的首選表面平整技術(shù)。然而，碳化硅不僅具有極高機(jī)械強(qiáng)度，還是高度的化學(xué)惰性，從而使得CMP技術(shù)應(yīng)用于其表面拋光面臨著極大的挑戰(zhàn)。碳化硅具有多種結(jié)構(gòu)形態(tài)，如3C、4H、6H，等等，但其最穩(wěn)定、最常用的晶型是4H與6H兩種。碳化硅晶片的特點(diǎn)之一是其晶片兩面可分為硅面與碳面而不同質(zhì)，從而使得兩個(gè)面的拋光手段完全不同。而碳化硅的器件外延主要發(fā)生在硅面，其表面粗糙度的要求一般是0.2納米以下。

目前國內(nèi)外對(duì)碳化硅的化學(xué)機(jī)械拋光已經(jīng)作了大量的研究工作，并且發(fā)現(xiàn)在碳化硅拋光中，化學(xué)作用充當(dāng)了重要的角色。由此產(chǎn)生了一系列不同成份的拋光液。在這些不同組分的拋光液中，硬質(zhì)磨料，如鉆石粉及氧化鋁磨料，占了很大一部分，這些硬質(zhì)磨料確實(shí)有助于提高碳化硅表面如硅面材料的去除率，但可能帶來刮傷，從而影響其表面粗糙度。所以在精拋階段，硅凝膠也許是最佳選擇。為了彌補(bǔ)其去除率的不足，不同的化學(xué)添加劑被加入到拋光液中，其中最普遍使用的是氧化劑，如過氧化氫。此外，還可能包含絡(luò)合劑，及抗腐蝕劑等。這些添加劑包含一些不同的無機(jī)或有機(jī)酸堿，能夠明顯增加碳化硅去除率的似乎難以見到。目前，除了使用鉆石粉等硬質(zhì)磨料外，碳化硅的拋光還普遍在酸性介質(zhì)中進(jìn)行，而酸性介質(zhì)增加了碳化硅表面的腐蝕性，從而影響到表面粗糙度，同時(shí)還增加了設(shè)備的腐蝕。因而，開發(fā)一種能在堿性溶液中有效達(dá)成優(yōu)良去除率和粗糙度的拋光液，仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問題，本發(fā)明的主要目的是提出一種能在堿性溶液中有效達(dá)成優(yōu)良去除率和粗糙度的拋光液，即一種用于碳化硅化學(xué)機(jī)械拋光的拋光液，包括：磨料、氧化劑、生物緩沖液、pH調(diào)節(jié)劑和水性介質(zhì)，所述磨料為硅溶膠(SiO₂)和鋁溶膠(Al₂O₃)中的其中一種或者兩者的混合物，所述磨料的重量百分比濃度為1％-50％，所述生物緩沖液的重量百分比濃度為0.05％-5％，所述氧化劑的重量百分比濃度為0.2％-10％；所述拋光液的比重大約為1.05g/ml，其pH值為7-11。所述拋光液的構(gòu)成除了上述各組份外，余量為水。

進(jìn)一步地，所述磨料還包括鉆石粉液，所述鉆石粉液的重量百分比濃度為0.5％-10％，所述鉆石粉的粒徑為0.1-5微米。