[发明专利]快速获得具有原子台阶表面的SiC晶片抛光方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体晶圆加工及器件制备领域，具体涉及一种快速获得具有原子台阶表面的SiC晶片抛光方法。

背景技术

SiC是宽禁带半导体的重要代表，具有禁带宽度大，击穿场强高，热导率大，电子饱和漂移速度高，抗辐射能力强和良好化学稳定性等优越性质，成为继硅、锗、砷化镓之后制造新一代微电子器件和电路的关键半导体材料。SiC晶体材料在制作大功率微波器件、耐高温和抗辐照器件方面具有得天独厚的优势，是实现大功率微波与高温抗辐射相结合的理想材料，是微电子、电力电子、光电子等高新技术以及国防工业、信息产业、机电产业和能源产业等支柱产业进入二十一世纪后赖以发展的关键基础材料。同时，由于SiC与制作大功率微波、电力电子、光电子器件的重要材料GaN之间具有非常小的晶格失配和热膨胀系数差，使得SiC成为新一代宽禁带半导体器件的重要衬底材料。

无论是SiC单晶作为直接的器件制备材料，还是以之为衬底的外延器件，SiC晶片的表面处理质量直接影响最终制备的器件的性能。所以要求加工得到的SiC晶片具有非常好质量的表面。传统的SiC晶片表面加工方法大都具有显著的表面损伤层，对直接的器件制备和GaN的外延都有一定的影响。而本发明的方法，完全去除的SiC表面的损伤层，获得了接近理想SiC晶格排列的具有原子台阶的表面。该发明对以SiC单晶为基础的器件和外延制备具有非常重要的意义。

发明内容

一方面，本发明提供一种快速获得具有原子台阶表面的SiC晶片抛光方法，所述方法包括以下步骤：

(1)提供SiC晶片，其中，所述SiC的基本参数为：(a)对于经过线切割得到的晶片，晶片厚度在250μm至1000μm，线痕深度小于10μm，晶片翘曲度小于50μm，晶片厚度不均匀性小于30μm；(b)对于经过研磨的晶片，晶片厚度在250μm至1000μm，表面粗糙度值小于10μm，晶片翘曲度小于50μm，晶片厚度不均匀性小于30μm；

(2)对步骤(1)提供的所述SiC晶片，采用PH值为6.5至11、浓度为5％至30％、粒径为2μm至5μm的金刚石抛光液进行抛光，控制抛光压力为3g/cm²至10g/cm²，抛光盘转速为50rpm(转/分钟)至90rpm；

(3)对步骤(2)抛光后的SiC晶片，采用PH值为6.5至11，浓度为5％至30％，粒径为0.5μm至2μm的金刚石抛光液进行抛光，控制抛光压力为3g/cm²至10g/cm²，抛光盘转速为50rpm至90rpm；

(4)对步骤(3)抛光后的SiC晶片，采用PH值为7.5至10，浓度为5％至30％，粒径为20nm至50nm的硅溶胶，以H₂O₂和硅溶胶之比为1∶5至1∶25的比例范围加入H₂O₂，进行混合搅拌得到的溶液作为抛光液进行抛光，控制抛光压力为3g/cm²至10g/cm²，抛光盘转速为50rpm至90rpm。

在本发明一个实施方式中，所述SiC晶片的晶型是4H-SiC、6H-SiC或15R-SiC。

在本发明一个实施方式中，步骤(1)中提供的SiC晶片的加工面是(0001)Si面。

在本发明一个实施方式中，步骤(1)中提供的SiC晶片方向与(0001)Si面的夹角为0至15°。

在本发明一个实施方式中，步骤(2-4)优选采用抛光布进行。

在本发明一个实施方式中，步骤(2)所用抛光布的邵氏硬度为60至90。

在本发明一个实施方式中，步骤(2)进行的时间大于等于30分钟，且小于等于2小时。

在本发明一个实施方式中，步骤(3)所用抛光布的邵氏硬度为60至90。

在本发明一个实施方式中，步骤(3)进行的时间大于等于1小时(h)，且小于等于2小时。

在本发明一个实施方式中，步骤(4)所用抛光布的邵氏硬度为60至90。

在本发明一个实施方式中，步骤(4)进行的时间大于等于3小时，且小于等于8小时。

在本发明一个实施方式中，步骤(4)中H₂O₂与硅溶胶之比为1∶10。

本发明的目的是提供一种相对现有工艺而言，时间短，工艺简单，加工得到的晶片加工质量稳定，并且具有原子台阶表面的SiC晶片抛光方法。具体步骤如下如图1所示：