CN104465363B - 一种利用合成树脂锡盘的碳化硅单晶片化学机械抛光方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用合成树脂锡盘的碳化硅单晶片化学机械抛光方法。碳化硅单晶片的化学机械抛光采用合成树脂锡盘，根据碳化硅单晶片的厚度和抛光去除量，确定采用合成树脂锡盘刻槽的宽度和深度，采用带修面研磨机对合成树脂锡盘进行修面和刻槽加工，将载有单晶片的陶瓷盘放在刻槽的合成树脂锡盘上，采用抛光液和陶瓷环进行化学机械抛光，控制压力为30‑70 kPa，转速为40‑80 rpm，抛光液流量为5‑50 mL/min。采用纳米金刚石和碱性硅溶胶溶液配制的抛光液在刻槽的合成树脂锡盘上进行化学机械抛光，配合使用陶瓷环，可以很快去除机械抛光过程中造成的划痕和损伤，大大缩短加工时间，提高加工效率。
Description
技术领域
本发明涉及单晶片抛光工艺，特别涉及一种利用合成树脂锡盘的碳化硅单晶片化学机械抛光方法。
背景技术
单晶碳化硅（SiC）作为第三代宽禁带半导体材料具有一些优越的性能，如高电子饱和迁移率和优良的热学特性，在制造耐高温、抗辐射的高频大功率器件方面具有广阔的应用前景，已成为国际关注的焦点。在下一代功率器件的制造和外延生长中，对SiC单晶材料最终的表面质量有严格的要求，因为SiC衬底的表面质量参数将直接影响到器件的使用性能，因此加工中获得原子级平整、无损伤、无缺陷的SiC衬底是至关重要的，然而，由于SiC晶体的硬度高（莫氏硬度为9.2，仅次于硬度最大的金刚石）、化学稳定性非常好（常温下几乎不与其他物质发生明显的化学反应），这种SiC衬底很难加工得到。传统的化学机械抛光工艺虽然有可能获得原子级平整、无损伤、无缺陷的表面，然而材料去除速率往往很低，加工耗时长且成本高。因此，快速去除机械抛光过程造成的划痕和损伤，提高化学机械抛光的加工效率，同时获得较好的晶片质量成为重中之重。
发明内容
鉴于现有工艺存在的问题和缺陷，本发明提出一种利用合成树脂锡盘的碳化硅单晶片化学机械抛光方法，采用该方法能提高加工效率并获得较好的晶片表面质量。
本发明采取的技术方案是：一种利用合成树脂锡盘的碳化硅单晶片化学机械抛光方法，其特征在于，碳化硅单晶片经机械抛光之后进行化学机械抛光，化学机械抛光采用合成树脂锡盘，根据碳化硅单晶片的厚度和抛光去除量，确定采用合成树脂锡盘刻槽的宽度和深度，采用带修面研磨机对合成树脂锡盘进行修面和刻槽加工，将经机械抛光后载有SiC单晶片的陶瓷盘放在刻槽的合成树脂锡盘上，采用抛光液和陶瓷环对合成树脂锡盘进行化学机械抛光，控制压力为30-70 kPa，转速为40-80 rpm，抛光液流量为5-50 mL/min。
本发明所述的抛光液由以下组分按重量百分比混合配制：纳米金刚石1~5%，碱性硅溶胶溶液20~40%，氢氧化钾溶液10~20%，双氧水10~20%，聚乙二醇1%~10%，其余为去离子水。
本发明所产生的有益效果是：采用纳米金刚石和碱性硅溶胶溶液配制的抛光液，在刻槽的合成树脂锡盘上进行化学机械抛光，配合使用陶瓷环，可以很快去除机械抛光过程中造成的划痕和损伤，大大缩短加工时间，提高加工效率，用微分干涉显微镜观察不到明显的划痕，同时用原子力显微镜测试Ra也可以达到0.5 nm以内，并且在测试区域内观察不到划痕，可为后序的精抛光奠定良好的表面质量基础。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明：
实施例：将切割完的2英寸SiC晶片进行研磨，两面各去除50 μm，以去除切割刀痕和损伤，最终SiC晶片的厚度约为400 μm，然后将研磨好的SiC单晶片清洗干净，之后加热陶瓷盘，用石英蜡将SiC单晶片均匀的粘贴在陶瓷载盘上，用压片机将晶片紧紧压在陶瓷盘上，用刀片将陶瓷载盘及晶片表面多余的蜡刮去，并清洗干净，然后进行机械抛光，机械抛光的压力控制为40 kPa，转速为50 rpm。机械抛光之后，采用刻槽宽度为1-3 mm，槽深为100-200μm的合成树脂锡盘，本实施例采用的合成树脂锡盘刻槽宽度为2 mm，槽深为150 μm，配上抛光液和陶瓷环进行化学机械抛光，控制压力为40 kPa，转速为60 rpm，抛光液流量为20 mL/min。
本实施例配制2L抛光液：其中粒径为50-250nm的纳米金刚石40g，粒径为50-80 nm的碱性硅溶胶溶液550 mL，氢氧化钾溶液250 mL，双氧水250 mL，聚乙二醇70 mL，其余为去离子水。
抛光机理及抛光液的作用原理：在抛光之前，需先采用YM-15TX型带修面研磨机对合成树脂锡盘（外购）进行修面和刻槽加工，通过控制修面机的进刀速度和研磨机的转盘转速，获得所需的刻槽宽度。采用刻槽的合成树脂锡盘，配合自行配制的抛光液陶瓷环，在转盘转动的过程中，可以使抛光液中的磨料和化学物质进入到合成树脂锡盘刻槽中，抛光液滴加在陶瓷环内部，陶瓷环转动使抛光液均匀的分散合成树脂锡盘的表面，这样能够增大磨料与晶片的接触面积，从而加快晶片的去除速率。此外，配制的抛光液中含有硅溶胶、纳米金刚石、双氧水和氢氧化钾，其中所含的氢氧化钾和双氧水能够将晶片表面氧化生成软质层，含有的纳米金刚石和硅溶胶则将生成的软质层去除，纳米金刚石和硅溶胶配合使用既可以加快去除速率，又可以获得较好的晶片质量。采用本方法去除速率约为1~2 μm/h，可以大大提高去除速率，同时获得了较好的晶片表面质量。
Claims (1)
1.一种利用合成树脂锡盘的碳化硅单晶片化学机械抛光方法，其特征在于，碳化硅单晶片经机械抛光之后进行化学机械抛光，化学机械抛光采用合成树脂锡盘，根据碳化硅单晶片的厚度和抛光去除量，确定采用合成树脂锡盘刻槽的宽度和深度，在带修面研磨机上对合成树脂锡盘进行修面和刻槽加工，将经机械抛光后载有SiC单晶片的陶瓷盘放在刻槽的合成树脂锡盘上，采用抛光液和陶瓷环对合成树脂锡盘进行化学机械抛光，控制压力为30-70 kPa，转速为40- 60rpm，抛光液流量为20-50 mL/min；
所述的抛光液由以下组分按重量百分比混合配制：纳米金刚石1~5%，碱性硅溶胶溶液20~40%，氢氧化钾溶液10~20%，双氧水10~20%，聚乙二醇1%~10%，其余为去离子水；
所述的纳米金刚石粒径为50-250nm，碱性硅溶胶溶液粒径为50-80 nm；
所述的合成树脂锡盘刻槽宽度为1-3 mm，槽深为100-200 μm。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1560161A (zh) * | 2004-03-01 | 2005-01-05 | 长沙矿冶研究院 | 一种水基纳米金刚石抛光液及其制造方法 |
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| CN102990503A (zh) * | 2012-11-09 | 2013-03-27 | 中国电子科技集团公司第四十六研究所 | 用于CdS晶片的抛光方法 |
| CN104031560A (zh) * | 2013-03-07 | 2014-09-10 | 天津市乾宇超硬科技有限公司 | 用于晶体加工的水基金刚石抛光液 |
Non-Patent Citations (1)
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| 化学机械抛光中抛光垫的研究;魏昕等;《金刚石与磨料磨具工程》;20041031(第143期);第42页第8段至第43页第2段 * |
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