[发明专利]一种碳化硅单晶抛光液及其使用方法

说明书

本发明公开了一种碳化硅单晶抛光液及其使用方法。本发明的碳化硅单晶抛光液包括以下原料：过氧化氢、磨料和助剂；其中，所述磨料由二氧化硅、氧化铝和金刚石微粉构成；所述二氧化硅的粒径为10nm～30nm；所述氧化铝的粒径为50nm～100nm；所述金刚石微粉的粒径为小于0.25μm。该抛光液利用不同粒度的抛光磨料，实现了对碳化硅单晶表面的有效抛光，实现了碳化硅单晶表面粗糙度Ra均达到亚纳米级。

技术领域

本发明属于晶圆表面抛光的技术领域，具体涉及一种碳化硅单晶抛光液及其使用方法。

背景技术

宽禁带半导体SiC晶体材料的应用要求晶片表面超光滑，无缺陷，无损伤，SiC晶体加工的质量和精度直接影响到器件的性能。但是由于SiC晶体硬度极高，莫氏硬度为9.2，仅次于金刚石，使其表面加工异常困难，难以获得低粗糙度的高质量表面，使其广泛应用受到极大限制。

为制备高质量的外延片，对衬底片的要求不仅有低翘曲度、低弯曲度，总厚度偏差小之外，对衬底片的表面有特殊要求：表面和亚表面缺陷少、表层加工应力小。衬底片表面和亚表面缺陷，对外延层质量将产生极大的影响。

有鉴于此，有必要开发一种碳化硅单晶抛光液及其使用方法，该抛光液对碳化硅单晶的损伤小且抛光效率高。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题为：一种碳化硅单晶抛光液，该抛光液对碳化硅单晶的损伤小且抛光效率高。

本发明要解决的第二个技术问题为：上述碳化硅单晶抛光液的使用方法。

为解决上述第一个技术问题，本发明提供的技术方案为：一种碳化硅单晶抛光液，包括以下原料：过氧化氢、磨料和助剂；

其中，所述磨料由二氧化硅、氧化铝和金刚石微粉构成；

所述二氧化硅的粒径为10nm～30nm；

所述氧化铝的粒径为50nm～100nm；

所述金刚石微粉的粒径为小于0.25μm。

根据本发明的一些实施方式，所述抛光液的pH为7～9。

根据本发明的一些实施方式，所述助剂包括改性剂、分散剂、添加剂和pH调节剂。

在弱碱性条件下，OH-可以促进碳化硅表面Si-C键水解，能够提高抛光效率。

通过控制选用不同粒径的磨料，从而实现对碳化硅单晶表面不同膜层的有效去除。

根据本发明的一些实施方式，所述氧化铝、二氧化硅和金刚石微粉的质量之比为1：1.5～2.5：2.5～3.5。

根据本发明的一些实施方式，所述抛光液包括以下重量份数的原料：过氧化氢10份～20份、改性剂10份～20份、磨料30份～60份、分散剂5份～10份、添加剂1份～5份和pH调节剂1份～10份。

根据本发明的一些实施方式，所述抛光液还包括25份～50份的水。

根据本发明的一些实施方式，所述改性剂包括臭氧、氯酸盐、高碘酸盐和过硫酸盐中的至少一种。

根据本发明的一些实施方式，所述氯酸盐包括氯酸钾和氯酸钠中的至少一种。

根据本发明的一些实施方式，所述高碘酸盐包括高碘酸钾和高碘酸钠中的至少一种。

利用改性剂(强氧化剂)对碳化硅单晶抛光高效的特性，同时又充分利用强氧化剂与双氧水在反应过程中产生羟基自由基，提升溶液中羟基自由基的浓度，有利于进一步增强碳化硅单晶的抛光效率并改善碳化硅单晶的表面品质；强氧化剂与双氧水的有效组合对难加工碳化硅单晶的含硅表面的超精密抛光效率高，表面品质优良。

羟基自由基与碳化硅反应的化学方程式如下：