[发明专利]一种SiC晶圆抛光液及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种SiC晶圆抛光液及其制备方法和应用，按重量百分比，包括如下组分：液相载体35‑90％；磨料颗粒0.01‑40％；氧化剂0.01‑30％。本发明通过选择合理的磨料颗粒和氧化剂并进行合理组合，使得抛光液的抛光质量、抛光速率亦获得很大提升；制备方法简单，成本低，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于抛光液领域，特别涉及一种SiC晶圆抛光液及其制备方法和应用。

背景技术

碳化硅(SiC)是一种Ⅳ-Ⅳ族化合物半导体材料，具有多种同素异构类型。其典型结构可分为两类，一类是闪锌矿结构的立方碳化硅晶型，称为3C-SiC或β-SiC，这里3指的是周期性次序中面的数目；另一类是六角型或菱形结构的大周期结构其中典型的有6H-SiC、4H-SiC、15R-SiC等，统称为α-SiC。碳化硅的应用领域广泛，如果碳化硅元件普及，电力转换类器件将会发生巨大变化，包含了混合动力等电动汽车、空调等白色家电，而且还涉及太阳能发电、风力发电、燃料电池等分散电源系统、产业设备以及通用变频器装置和通用开关电源等。在这些领域，电力转换类器件一般使用快恢复二极管(FRD)作为耐压600V以上的二极管。如果将这些元件换成SiC肖特基势垒二极管(SBD)及MOSFET，便可将电力转换类器件的电力损失降至一半左右。正在开发碳化硅元件的三菱电机表示，有时可最大减少70％。原因是使用碳化硅元件的二极管及MOSFET可降低导通损失和开关损失。损失降低后发热量就会减少，由此有可实现电力转换类器件的小型化。因此，在日本方面，包含本田、东芝、三菱、日产等许多大厂纷纷投入功率元件的开发及应用，装备在其旗下产品的马达、油电混混和车辆、变频器控制等应用。SiC材料的能带和高温稳定性使得它在高温半导体元件方面有无可比拟的优势。采用SiC材料制成的MESFET、MOSFET、JFET、BJT等元件的工作温度可达500℃以上，提供工作于极端环境下的电子系统，在军用武器系统、航空航太、石油地质勘探等领域应用广泛。

化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，CMP)技术是通过化学腐蚀和机械去除的综合作用来实现材料去除，是SiC等晶圆耐磨材料实现超精密加工的理想方法。碳化硅作为耐磨材料，抛光速率很低，如何获得高的化学机械抛光速率和好的表面成为了科学家研究的方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种SiC晶圆抛光液及其制备方法和应用，该抛光液解决了现有技术碳化硅抛光速率低的技术问题。

本发明提供了一种SiC晶圆抛光液，按重量百分比，包括如下组分：

液相载体 35-90％；

磨料颗粒 0.01-40％；

氧化剂 0.01-30％；

其中，所述磨料颗粒为α氧化铝颗粒或者球形二氧化硅颗粒。

所述液相载体为水。

所述α氧化铝颗粒的粒径分布D50为0.3μm-1.5μm。形貌如图2所示。形貌为蠕虫状或片状，不包括球状，而且自锐性好。所述的自锐性是当α氧化铝颗粒切削磨钝时，纳米级尺寸微粒可从整个颗粒上自动脱落，颗粒又重新露出新的切削刃口，使α氧化铝磨料的颗粒仍能保持锋利，这也就是所谓的超硬磨料的自锐性。本领域的工作人员可以根据工作的需求选择合适粒径大小的α氧化铝颗粒。例如，对表面粗糙度要求很低的通常要选择低粒径的α氧化铝颗粒。

所述球形二氧化硅颗粒的粒径为4-150nm。所述球形二氧化硅颗粒的粒径为单一粒径，所述单一粒径通常表示的是二氧化硅的颗粒粒径基本保持一致。形貌如图1所示。本领域的工作人员可以根据工作的需求选择合适粒径大小的球形二氧化硅颗粒。球形二氧化硅相比非球形二氧化硅在抛光晶圆后会得到更好的表面和较少的划伤。例如，对表面粗糙度要求很低的通常要选择低粒径的球形二氧化硅颗粒。