[发明专利]一种SiC单晶片磨抛方法

说明书

一种SiC单晶片磨抛方法，包括对SiC切割片依次进行研磨得到预抛光晶片和对预抛光晶片进行抛光得到SiC单晶片的过程，在研磨过程中，所述研磨用水基研磨液通过将初始研磨液对SiC切割片进行预研磨并满足第一条件得到；在抛光过程中，所述抛光用水基抛光液通过将预抛光晶片进行预抛光并满足第二条件后得到。通过本申请制备的SiC单晶片，可以明显降低SiC单晶片表面的损伤和划痕，获得高质量的SiC单晶片。

技术领域

本申请属于超精表面研磨抛光技术领域，具体涉及一种SiC单晶片磨抛方法。

背景技术

碳化硅单晶是最重要的第三代半导体材料之一，因其具有禁带宽度大、饱和电子迁移率高、击穿场强大、热导率高等优异性质，而被广泛应用于电力电子、射频器件、光电子器件等领域。当作为外延薄膜衬底时，外延生长对衬底依赖性很强，衬底上很小的缺陷也会破坏碳化硅单晶表面的周期性，蔓延并扩展到薄膜上，并严重影响薄膜质量。即使是作为籽晶，生长出来的块体单晶材料也会受到衬底严重影响，衬底表面上的所有缺陷，一般会被原样复制到新的外延材料中。

为了获得高质量的薄膜和块体单晶，目前主要采用的磨抛方法。陈小龙等人提出研磨抛光对晶片进行氢饰，但是这种方法对机械抛光过程中留下的较深划痕，作用不大。另外，林岳明等提出晶片研磨后进行等离子蚀刻，该方法利用等离子体轰击碳化硅表面，去除研磨过程中形成的损伤层，这种方法去除率很高，但往往会在去除损伤层的同时引入新的损伤和缺陷。

在CN101161800A中公开了一种水悬浮磨削液，以水为基质，在阴离子型表面活性剂的作用下，使细度≥1200目的碳化硅粉或/和金刚石粉均匀分散，形成水悬浮磨削液。当硬材料颗粒细度≥5000目时，便是抛光液。悬浮液中阴离子型表面活性剂1～15％，碳化硅粉或/和金刚石粉20～50％，余为水。本悬浮液以水为基质，粘度可调，也就是说切削速度可变，不仅提高了切割效率，而且适用范围广泛。既适用于硬质材料的切割、抛光，又适用于晶体材料的切割、抛光。该申请只是用研磨液进行研磨，但是对研磨液的最佳研磨状态没有进行探究，这样研磨效果并不能达到最佳效果。

在CN103013345A中公开了油性金刚石研磨液及其制备方法，该研磨液含有以下组分：金刚石微粉、表面活性剂、分散剂、pH值调节剂、润湿剂和油，各组分的重量配比(wt.)为：金刚石微粉：0.001％-10％；表面活性剂：0.001％-20％；分散剂：0-20％；pH值调节剂：0-10％；润湿剂：0-10％；其余为油。主要应用于碳化硅晶片、LED蓝宝石衬底片、陶瓷、光纤、模具及半导体化合物晶片等表面的研磨抛光。使用本发明提供的研磨液可大大的提高抛光效率，分散性能好，可以长期保持均匀稳定状态，用其抛光后产品光洁度高，抛光效果好并且不含对人体有害成分，易于清洗，有利于环保。该申请只是公开了研磨液的组分，并没有研究研磨液使用时如何达到最佳研磨状态。

在CN102337082A中公开了一种碳化硅衬底用化学机械抛光液，其包含如下所示重量百分比的以下组分：磨料1～50重量％；螯合剂0.01～8重量％；表面活性剂0.01～10重量％；分散剂0.01～10重量％；氧化剂0.1～20重量％；其余均为去离子水。该抛光液对碳化硅衬底表面损伤小；碳化硅衬底粗糙度值低，可达到粗糙度Ra值小于0.5nm；衬底表面无划痕和腐蚀坑的缺陷；除去速率高、易于清洗；不腐蚀加工设备、不污染环境；原材料价格便宜、成本低；易于储存。该抛光液主要用于衬底用的碳化硅晶体的化学机械抛光。该申请公开了抛光液的组成，但是并没有探究其抛光液如何处理才能达到最佳使用状态。

在CN106349948A中公开了一种纳米抛光液的制备方法，包括以下步骤：一、将碳化硅微粉与水以及分散剂按质量比混合均匀，得到混合料，然后将所述混合料置于砂磨机中循环粉碎，直至混合料中固体物料的粒径为纳米级，得到纳米碳化硅浆料；二、加水稀释，得到纳米碳化硅悬浮液；三、加入螯合剂、润滑剂、防腐剂和pH调节剂，搅拌均匀后得到纳米抛光液。采用本发明所制备的纳米抛光液为水性，具有绿色环保、抛光散热快、稀释能力强、成本低等优点。该申请公开了抛光液的制备方法，但是也没有探究抛光液在使用过程中如何达到最佳使用状态。