[发明专利]一种SiC单晶平整度的调整方法—湿法刻蚀

权利要求书

1.一种碳化硅单晶晶片表面及平整度的调整方法，该方法通过湿法刻蚀技术得到的碳化硅单晶晶片表面最大限度消除了表面缺陷和损伤层，同时可以迅速调整晶片的面型(TTV、Warp及Bow等)其特征在于该方法包括如下步骤：

(1)先将精磨或抛光后的碳化硅单晶晶片进行清洗，去除表面的有机物、金属离子、重金属离子和氧化物；

(2)将清洗后的碳化硅单晶晶片放入预热箱中进行预热处理，预热温度可以控制在刻蚀温度上下300℃范围内，与晶片尺寸有关，晶片尺寸较小时可以取偏差较大的温度，晶片尺寸较大时，应该去偏差较小的温度；

(3)将预热后的晶片浸入氢氧化钾(KOH)+氢氧化钠(NaOH)熔盐中进行刻蚀；刻蚀过程中，维持刻蚀温度不变，且同时吹入氧气或加入其它辅助工艺及设备，直到刻蚀完成。

(4)刻蚀后的晶片从熔盐中取出，放置于保温炉中降温，温度应缓慢降低，以免晶片开裂。

(5)将经上述刻蚀处理后的碳化硅单晶晶片进行清洗，以去除表面的碱性残留物，所述处理后的碳化硅单晶晶片表面可以完全去除损伤层，晶片表面粗糙度(RMS)小于0.5纳米(nm)；

(6)将经上述抛光后的碳化硅单晶晶片面型均在国家标准范围内，一般TTV＜0.5微米(μm)、Bow＜0.1μm Warp＜0.1μm。

2.按照权利要求1的方法，其特征在于，所述清洗是去除碳化硅单晶晶片表面吸附的各类杂质，这些杂质在后续刻蚀过程中影响碳化硅单晶晶片表面的质量，或引起表面刻蚀不均匀，也会引起表面的应力释放不均匀。

3.按照权利要求1的方法，其特征在于，所述预热，是指碳化硅单晶晶片放置于预热室内，预热室温度可以调节。当预热晶片尺寸为2英寸时，预热温度可以设置在小于500℃；当晶片尺寸为大于或等于3英寸时，预热温度设置在200℃～800℃之间。

4.按照权利要求1的方法，其特征在于，所述氢氧化钾(KOH)+氢氧化钠(NaOH)熔盐，是指将KOH和NaOH按照一定比例混合在一起，并添加适量添加剂，一般添加剂含量不能大于50％(特殊情况下除外，依照刻蚀需要达到的目的而定)。

5.按照权利要求4的方法，其特征在于，所述KOH和NaOH比例是指二者的加入量依刻蚀速度的要求而定，当刻蚀速度要求较快时，可以提高KOH含量，同时降低NaOH比例。

6.按照权利要求5的方法，其特征在于，所述添加剂含量，是指碳酸钾、碳酸钠、硫酸钾、硫酸钠、硼酸钾、硼酸钠、磷酸钾、磷酸钠等一系列强酸盐或中强酸的盐类；作为缓冲剂，可以调节湿法刻蚀的速度，甚至可以调节湿法刻蚀过程中，随着时间的增加，表面质量不会变差，反而会进一步减少划痕数量或深度；不过缓冲剂的比例增加会降低刻蚀速度。

7.按照权利要求1的方法，其特征在于，所述吹入氧气，是指吹氧可以促进刻蚀的进行；刻蚀开始后，持续向熔盐中通入氧气，这一方面可以搅动熔池，改善刻蚀的动力学条件，另一方面可以提高熔池中的氧气含量，改善刻蚀的热力学条件；吹入氧气的量视坩埚大小或熔盐的量而定，一般5升坩埚吹入氧气量不大于10标准立方分米每分钟；以此类推，可以得到任意容量的坩埚吹气量。预吹氧气时间一般不大于200小时，在该段时间内，可以实现熔盐温度的均匀化和脱除过量的水分。

8.按照权利要求7的方法，其特征在于，所述吹氧，应该需要预热氧气，一般吹氧管应穿过预热炉或其它加热装置，是得氧气在吹入熔盐之前的温度提升到100℃～800℃

9.按照权利要求1的方法，其特征在于，所述刻蚀温度是指湿法刻蚀时，熔盐的温度；该温度应大于KOH和NaOH按照一定比例混合在一起，并添加适量添加剂后的熔点；在该温度下所有成分完全熔解，形成熔融的熔池，在吹入氧气并刻蚀的条件下，不会很快凝固或出现大量固体降低粘度。该温度一般应大于160℃。

10.按照权利要求9的方法，其特征在于，所述固体析出物是指KOH、NaOH或添加剂在温度降低时的析出物，该析出物的量应控制在痕迹量，一般应小于100ppm以下，可以有效防止刻蚀能力的下降。

11.按照权利要求1的方法，其特征在于，所述刻蚀后晶片放置的保温炉，是指可以容纳刻蚀后的晶片，也可以回收在晶体表面的KOH、NaOH等残留物。