[發明專利]一種超快速低損碳化硅襯底拋光液及其制備方法

在審

• 申請號: 202010116746.4
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111303772A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 徐偉;魏汝省;李斌;王英民;何超;侯曉蕊;毛開禮;馬康夫
• 申請（專利權）人: 山西爍科晶體有限公司
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02;H01L21/04;H01L21/306;H01L33/00
• 代理公司: 太原高欣科創專利代理事務所(普通合伙) 14109
• 代理人: 崔雪花;冷錦超

本發明涉及化學機械拋光技術領域，具體為一種超快速低損碳化硅襯底拋光液及其制備方法，包括添加劑和拋光基液，拋光基液包括納米金剛石微粉、強氧化劑，穩定劑等；添加劑按包括一定重量比的石墨烯、碳化鎢、硅膠和二氧化鈦；將添加劑各成分研磨成0.1?0.35μm的顆粒，將石墨烯、碳化鎢和二氧化鈦混合加熱后加入硅膠顆粒繼續研磨；之后將其加入到溫度為30?39℃的拋光基液中混合；本發明所述添加劑對拋光基液具有平衡拋光時摩擦力作用，使碳化硅襯底在高速拋光的過程中，不會因為拋光速度加快而出現劃痕或粗糙度加劇的問題，實現高速拋光的同時，降低表面粗糙度，減少劃痕的目的，且整個精加工過程，加工精度高、自動化程度高。

技術領域

本發明屬于化學機械拋光技術領域，具體為一種超快速低損碳化硅襯底拋光液及其制備方法。

背景技術

目前，用于LED襯底的拋光片主要有藍寶石和碳化硅，但是藍寶石襯底晶格常數和GaN晶格常數差別較大，因此，外延后薄膜存在晶格失配率與熱應力失配率大的問題，且藍寶石襯底散熱比較困難，難以在高溫環境下工作。碳化硅襯底具有較高的熱傳導率，且能與GaN外延薄膜良好匹配，在650℃以上的環境下仍能正常工作。

由于碳化硅襯底具有寬禁帶、高擊穿電場、高熱導率、低熱膨脹系數以及高溫穩定性，使其可用在大功率、高溫電子器件、航空航天以及核能領域等極端惡劣條件下的微電子元器件。碳化硅器件能降低電子產品的功耗，減少工作過程產生的熱量，從而大大提高電子設備的效率，所以成為繼第一代、第二代半導體硅、砷化鎵后，最有應用前景的一種新型半導體襯底材料。高等級的商業化微電子元器件，光滑、無缺陷的襯底片對于獲得高質量的外延層是很重要的，需要碳化硅襯底具有無缺陷的表面及超潔凈的表面。CMP化學機械拋光被認為是襯底制備過程中，最重要的一步。

碳化硅制備面臨諸多挑戰主要是高硬度和化學惰性兩個方面。通過含有納米金剛石顆粒的研磨介質及添加各類化學物質，拋光350μm-550μm較薄碳化硅晶片，使其表面達到想要的粗糙度，通過AFM原子力顯微鏡表征拋光面Si硅面的損傷情況，但對于碳化硅表面拋光經常會出現平整度差，表面存在損傷的問題。

發明內容

本發明克服現有技術存在的不足，提供一種超快速低損碳化硅襯底拋光液及其制備方法，目的是獲得低粗糙度、高平整度、亞表面損傷小的碳化硅襯底表面，為后續進行化學機械精密拋光提供基礎加工條件。

本發明是通過如下技術方案實現的。

一種超快速低損碳化硅襯底拋光液，包括拋光基液和添加劑，所述添加劑與拋光基液的質量比為0.01-0.03:3-6，所述拋光基液包括：納米金剛石微粉、去離子水、強氧化劑、穩定劑及分散劑；所述添加劑按重量百分比計包括成分為：40-69%的石墨烯、20-35%的碳化鎢、6-15%硅膠和6-15%二氧化鈦，總和為100%。

優選的，添加劑按重量百分比計包括成分為：58%的石墨烯、24%的碳化鎢、7%的硅膠和11%的二氧化鈦。

優選的，還包括pH調節劑，所述pH調節劑的pH值范圍為2-10。

優選的，所述強氧化劑為雙氧水或高錳酸鉀。

優選的，所述穩定劑為正硅酸乙酯或KH560或二者組合。

優選的，所述分散劑為三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、十六烷基三甲基溴華銨、硅酸鈉、甲級戊醇、脂肪酸聚乙二醇脂、聚丙烯酰胺、十二烷基硫酸鈉中的一種或任意組合。

優選的，所述納米金剛石微粉的粒徑為 0.25μm -1.0μm。

優選的，所述添加劑的粒徑為0.1-0.35μm。

優選的，所述納米金剛石微粉為球形可裂解金剛石多晶微粉。

一種超快速低損碳化硅襯底拋光液的制備方法，包括以下步驟：