[发明专利]一种碳化硅单晶衬底的加工方法

说明书

本发明涉及一种碳化硅单晶衬底的加工方法。该方法包括下列步骤：先用钻石线对碳化硅单晶制品进行切割，然后采用钻石盘进行研磨，之后用钻石抛光液进行粗抛光，最后经过精抛光得到碳化硅单晶衬底。本发明可在加工效率与平面均匀度之间取得双赢，辅以最后一道化学机械精抛光来达成半导体级表面质量要求，此方法可大大降低加工时间与加工成本，同时也有效的提高碳化硅单晶衬底片的加工良率。

技术领域

本发明涉及半导体材料加工领域，特别涉及一种碳化硅单晶衬底的加工方法。

背景技术

随着第三代半导体材料单晶碳化硅衬底的量产突破，以其为衬底所制作的电力电子、高频、耐高温、大功率元器件，在节能降耗与電气性能领域具有绝对的优势，因而迎来黄金发展期，市场规模正在急剧扩大。

单晶碳化硅作为第三代宽带隙半导体材料，具有宽带隙、高热导率、高临界击穿电场和高电子饱和迁移率，具有与Si、GaAs材料更完美的材料特性，使得在高温、高频、大功率的电子元器件具有巨大的应用潜力，实现产品高温操作、小型化、电源转换效率高的需求。然而碳化硅单晶材料化学稳定性好、硬度高，使得碳化硅单晶衬底片之加工非常困难并且成本昂贵与加工费时，为了进一步更快的实现产业化与下游应用，如何降低碳化硅单晶衬底片的加工成本与朝向大尺寸开发应用是未来的发展方向。

传统的碳化硅单晶衬底加工方法通常以碳化硅或碳化硼游离砥粒砂浆进行加工，难以确保整批衬底的平面度与均匀性要求，同时由于研磨效率慢、加工时间久，良率难以确保与提高。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种碳化硅单晶衬底的加工方法，该方法除了精抛光外所有步骤均采用钻石加工，可以兼顾加工效率和平面均匀度，既提高了产品良率，又提高了加工效率。

为了实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：

一种碳化硅单晶衬底的加工方法，包括下列步骤：

先用钻石线对碳化硅单晶制品进行切割，然后采用钻石盘进行研磨，之后用钻石抛光液进行粗抛光，最后经过精抛光得到碳化硅单晶衬底。

传统的加工方法采用碳化硅或碳化硼加工，并且研磨步骤中采用研磨液，而本发明改变了加工材料和研磨方式，并且改变除精抛光外所有工序均采用钻石材质，尤其是研磨阶段采用钻石盘砥粒式加工，可在加工效率与平面均匀度之间取得双赢，辅以最后一道化学机械精抛光来达成半导体级表面质量要求，此方法可大大降低加工时间与加工成本，同时也有效的提高碳化硅单晶衬底片的加工良率。

本发明所述的碳化硅单晶制品指不限定原材料的外观形状，可以是典型的单晶棒，或者其它常见的形状。

此外，本发明还优化了四步的工艺条件，具体如下。

优选地，所述研磨用的钻石盘上的钻石颗粒粒径号数介于#80～#1000。

此处的号数是指#80～#1000之间的任意号，例如#80、#100、#200、#300、#400、#500、#600、#700、#800、#900、#1000等。

优选地，所述钻石抛光液主要由钻石颗粒、悬浮剂和分散介质组成，其中，钻石颗粒和悬浮剂的浓度分别优选为1wt％～10wt％、5-10wt％，所述钻石颗粒的粒径优选为1μm～10μm。

优选地，所述精抛光采用氧化铝抛光浆料、氧化铈抛光浆料或二氧化硅抛光浆料；

优选地，所述精抛光用的抛光浆料中颗粒粒径为10nm～700nm。

优选地，所述氧化铝抛光浆料主要由氧化铝颗粒、悬浮剂和分散介质组成，其中，氧化铝颗粒和悬浮剂的浓度分别优选为10wt％～30wt％、5-10wt％。