[发明专利]一种SiC单晶片抛光方法

说明书

本发明公开一种SiC单晶片抛光方法，采用含有还原剂、氧化剂、催化剂等化学物质的抛光垫，在抛光压力的作用下，SiC单晶片与抛光垫表面的凸峰相接触，产生摩擦及摩擦热，还原剂释放出氧气，在催化剂及摩擦热等的作用下，氧气与SiC单晶片表面发生氧化反应，在表面生成一层SiOsubgt;2/subgt;层，然后由具有自退让功能的磨粒去除；此过程交替进行，实现SiC单晶片表面全局被平坦化。由于采用具有自退让功能的磨粒，磨粒能够随抛光压力的变化而上下退让，当磨粒尺寸不一致或磨粒的凸刃高度不同时，通过磨粒的自退让性，使得加工中磨粒的凸刃高度随压力的变化而变化，控制加工中每个磨粒的切深。抛光后SiC单晶片表面质量高，成本低，废物排放低。

技术领域

本发明涉及超精密加工技术领域，特别是涉及一种SiC单晶片抛光方法。

背景技术

单晶SiC是继Ge和Si等第一代半导体材料、GaAs、InP等第二代半导体材料发展起来的第三代半导体材料，因为它具有宽禁带、高击穿电场强度、高热导率、热稳定性好、高饱和漂移速度、高抗辐射能力等优越性能，在高频、高温、抗辐射、大功率、光电子等领域优势非常明显，是固态光源和电力电子、微波射频器件的“核芯”，在半导体照明、新一代移动通信、智能电网、高速轨道交通、新能源汽车、消费类电子等领域有广阔的应用前景，且在航天、军工、核能等极端环境应用领域有着不可替代的优势，将成为支撑信息、能源、交通、国防等发展的重点半导体材料，也正在成为全球半导体产业新的战略高地。

而SiC基器件的使用性能和制造成本是制约微电子、光电子等产业发展重要因素，但器件的使用性能与SiC单晶基片表面加工质量密切相关，因此，如何高精度、高质量、高效率和低成本地实现SiC单晶基片超光滑无损伤表面的加工已成为超精密加工技术领域的前沿性研究课题。目前，SiC单晶基片的加工主要还是沿用晶体基片传统加工工艺：内圆锯切片、游离磨料研磨和化学机械抛光(CMP)。

国内外在单晶SiC材料的超精密加工方面进行了大量的研究工作，取得了丰富的研究成果，但单晶SiC基片的超精密加工理论尚未完善，还有很多问题没弄清楚、没有解决，如材料去除机理问题、加工效率问题等。

化学机械抛光技术是实现单晶SiC等硬脆晶体基片表面超光滑无损伤最有效的平坦化方法之一，广泛用于集成电路、半导体照明领域。化学机械抛光是化学作用和机械作用相结合并具有交互作用的技术，但是抛光过程产生的废物会对环境造成污染，且生产成本较高。固结磨粒化学机械抛光是近十多年来出现的平坦化技术，能有效提高材料去除率，但是仍然存在生产成本较高的缺陷。

因此，如何改变现有技术中，单晶SiC基片抛光过程中，造成环境污染、生产成本较高的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种SiC单晶片抛光方法，以解决上述现有技术存在的问题，提高了产品表面质量，减少了排放避免环境污染，降低了生产成本。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种SiC单晶片抛光方法，包括如下步骤：

步骤一、抛光盘顶部设置抛光垫，抛光头设置于抛光垫的顶部，抛光头朝向抛光盘的一侧设置背膜，SiC片位于背膜与抛光垫之间，在抛光头的压力作用下，SiC片与抛光垫表面的凸峰相接触，形成多个微接触区，且抛光垫中的还原剂产生固相还原反应，释放氧气，在微接触区形成富氧；

步骤二、在催化剂、氧化剂、活性剂以及摩擦作用下，氧气与SiC片表面发生固相氧化反应，在SiC片表面生成SiO₂层；

步骤三、抛光垫朝向SiC片的一面具有磨粒，磨粒具有自退让功能，磨粒能够去除SiC片表面凸出的SiO₂层，凹处的SiO₂层因无法与磨粒接触而保留，SiC片表面凸出部分裸露出SiC单晶基体；