[发明专利]用于碳化硅晶片硅表面化学机械抛光的抛光液及抛光方法

说明书

本发明涉及一种用于碳化硅晶片硅表面化学机械抛光的抛光液及抛光方法。该抛光液包括非水性溶剂和pH调节剂，其中，该化学机械抛光液的pH为2.0～11.0，该非水性溶剂选自C1～C5醇。该抛光方法包括(1)配制抛光液，(2)在室温条件下以20‑60mL/min的流量向抛光垫与碳化硅晶片硅表面之间滴入上述抛光液，对碳化硅晶片的硅面施加0.5～1.0psi的压力进行机械抛光。本发明的方法大幅度提高了碳化硅晶片硅表面抛光效率，有效满足了碳化硅晶片硅表面抛光质量要求，有效减少了传统抛光液中高锰酸钾等强氧化剂的使用，保护了实验设备和生态环境。

技术领域

本发明涉及一种抛光液，更具体地说，涉及一种用于碳化硅晶片硅表面化学机械抛光的抛光液及抛光方法。

背景技术

近十年来，半导体材料作为一种新兴的产业，在各种领域占有越来越重要的地位。其中SiC(碳化硅)作为最具代表性的第三代宽禁带半导体材料，它具有宽带隙、高临界击穿电场、高热导率、高载流子饱和迁移速度、低相对介电常数、耐高温和抗辐射能力等特点。然而SiC材料有两个明显的加工特点：高硬度和化学惰性。SiC材料硬度高，普通硬度磨粒对SiC去除效率低，金刚石磨粒去除率高，但是表面损伤严重。SiC的化学惰性强，常规化学试剂与其反应活性极低，反应速度非常慢，难以快速实现SiC表面软化，化学抛光的贡献微弱。另外由于SiC的特殊原子构造，SiC晶片拥有两个截然不同的面，分别是硅面和碳面，硅面相比于碳面更难以去除。另外与碳面相比，硅面被认为更适用于器件制造或作为外延膜生长的基板。

过去的传统碳化硅晶片硅表面的抛光液体系都是建立在水性溶液的基础上，水性溶液一般包含游离磨粒、氧化还原剂、催化剂、电解质以及络合物。抛光液中各组分的反应活化能、配位性能、氧化还原电位等特性都受制于水性溶液的束缚，这种水性抛光液中的各个组分的作用都已经达到了极限，同时也局限了抛光液在化学机械抛光过程中的作用。而在抛光液中由于游离磨料的不规则性分散，更容易对其表面进行撞击，从而导致硅晶片表面划伤。

发明内容

本发明一方面的目的是提供一种用于碳化硅晶片硅表面化学机械抛光的抛光液，该抛光液配合机械摩擦作用与碳化硅晶片的硅表面发生反应，从而实现碳化硅晶片的硅面的高效无损效果。为实现本发明的目的，本发明的技术方案如下：

一种用于碳化硅晶片硅表面化学机械抛光的抛光液，该抛光液包括非水性溶剂和pH调节剂，其中，该化学机械抛光液的pH为2.0～11.0，该非水性溶剂选自C1～C5醇。

更优选地，该化学机械抛光液的pH为2.0～6.0或8.0～11.0。更优选地，该化学机械抛光液的pH为2.5～3.5。进一步优选，该化学机械抛光液的pH为3.0。

优选地，上述抛光液还包括化学添加剂，该化学添加剂选自双氧水、过氧化二叔丁基。

更优选地，上述化学添加剂选自双氧水。

优选地，上述双氧水的质量浓度为2～10％，添加量为1ml非水溶剂需要0.01～0.1ml双氧水。更优选，1ml非水溶剂需要0.05ml双氧水。

优选地，上述pH调节剂选自乙二胺、草酸、乳酸和柠檬酸中的一种或多种。

优选地，上述C1～C5醇选自甲醇或乙醇。

配制抛光液的方法为：将上述抛光液的各组分混合在一起。

本发明另一方面的目的是提供一种碳化硅晶片硅表面化学机械抛光的方法，该方法包括步骤：

在室温条件下以20-60mL/min的流量向抛光垫与碳化硅晶片硅表面之间滴入上述抛光液，对碳化硅晶片的硅面施加0.5～1.0psi的压力进行化学机械抛光3～10min。

优选地，上述碳化硅晶片硅表面化学机械抛光的方法中，抛光垫为自锐性固结磨粒抛光垫。