TWI748260B - 高平整度、低損傷大直徑單晶碳化矽基材及其製備方法 - Google Patents

高平整度、低損傷大直徑單晶碳化矽基材及其製備方法 Download PDF

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Abstract

本申請公開了一種高平整度、低損傷大直徑單晶碳化矽基材及製備方法，涉及晶體材料加工技術領域。基材的表面粗糙度
Figure 108136950-A0305-02-0001-1
0.2nm，基材的細小劃痕die占比<10%、pit占比<0.1個/cm2、bump占比<0.1個/cm2。製備方法包括如下步驟：對單晶碳化矽進行全固結磨料加工，再進行化學機械拋光處理，獲得高平整度、低損傷單晶碳化矽基材；固結磨料加工包括線切割和砂輪研磨，在切割線上固結磨料顆粒，在砂輪上固結磨料顆粒。通過本申請製備方法製得的單晶碳化矽基材的表面粗糙度、細小劃痕die占比、pit占比、bump均較低，且面型數據好，厚度偏差小、彎曲度小、翹曲度小。

Description

高平整度、低損傷大直徑單晶碳化矽基材及其製備方法
本申請涉及晶體材料加工技術領域，具體而言是一種高平整度、低損傷大直徑單晶碳化矽基材及其製備方法。
單晶碳化矽是最重要的第三代半導體材料之一，因其具有禁帶寬度大、飽和電子遷移率高、擊穿場強大、熱導率高等優異性質，在電力電子、射頻裝置、光電子裝置等領域有著及其廣泛的應用前景。
目前商品單晶碳化矽多使用PVT(物理氣相沉積法)的生長方法，然後通過端面加工、多線切割、研磨、機械拋光、化學機械拋光、清洗封裝、形成開盒即用的碳化矽基材。由於單晶碳化矽莫氏為9.2，自然界中僅次於金剛石，對其進行物理加工難度非常高，而且碳化矽具有高的化學穩定性，如耐酸鹼、耐氧化能力，這大大增加了化學機械拋光(CMP)的難度。化學機械拋光是目前唯一的一種全域平坦化拋光方法，使用的是化學拋光液，其中包含強氧化性的化學劑和作為磨料的顆粒。拋光過程中，化學作用和機械作用同時作用於晶片表面，去除晶片表面的損傷層。
鑒於碳化矽材料的加工難度，目前多使用初加工→砂線切割→游離磨料研磨→銅盤拋光→錫盤拋光→粗CMP→精CMP的方法，存在加工步驟過於繁瑣、效率低、游離磨料在加工過程中難以清洗、一次通過率低、面型差 (TTV/Bow/Warp)、亞表面損傷難以消除等問題。若加工完成後基材表面存在損傷，會直接以三角形缺陷的方式蔓延至外延片表面，形成大量的不合格區。下一步製造晶片的過程中，這些不合格區會大大降低晶片良率，是影響晶片良率的首要因素。
現有技術由於使用砂線切割，這是一種類似於研磨的切削方式，切削力非常弱，使得加工效率大大降低；在游離磨料研磨過程中，游離磨料的大顆粒會導致深劃痕的產生，下一道工序難以去除。銅盤錫盤是單面加工方法，由於盤面較軟，盤面的平整度控制不好會嚴重影響晶片面型(TTV/LTV/BOW/Warp)。
傳統的鹼性CMP加工一直存在表面品質和去除率的矛盾：用高硬度的磨料可以提高去除率，但會造成表面損傷；用低硬度的磨料可以獲得高品質的表面，但是去除率非常低。最終獲得的晶片表面，若存在損傷層，會對應用造成致命的影響。
針對現有技術中存在的缺陷，本申請的目的在於提供一種高平整度、低損傷大直徑單晶碳化矽基材及其製備方法，所述基材的表面粗糙度
Figure 108136950-A0305-02-0003-2
0.2nm，且無亞表面損傷層。通過本申請的製備方法製得的單晶碳化矽基材的表面粗糙度、細小劃痕die(不合格方塊)占比、pit(凹坑)占比、bump(凸起)均較低，且面型數據好，厚度偏差小、彎曲度小、翹曲度小。
為達到以上目的，本申請採取的技術方案是： 一方面，本申請提供了一種高平整度、低損傷大直徑單晶碳化矽基材，所述基材的表面粗糙度
Figure 108136950-A0305-02-0004-3
0.2nm，無亞表面損傷層。
進一步的，所述表面粗糙度
Figure 108136950-A0305-02-0004-4
0.10nm，所述基材的細小劃痕die占比<10%、pit占比<0.1個/cm2、bump占比<0.1個/cm2。
更進一步的，所述表面粗糙度
Figure 108136950-A0305-02-0004-5
0.09nm，所述細小劃痕die占比<8%、pit占比<0.08個/cm2、bump占比<0.08個/cm2。
更進一步的，所述表面粗糙度
Figure 108136950-A0305-02-0004-6
0.07nm，所述細小劃痕die占比<6%、pit占比<0.05個/cm2、bump占比<0.05個/cm2。
更進一步的，所述表面粗糙度
Figure 108136950-A0305-02-0004-7
0.05nm，所述細小劃痕die占比<4%、pit占比<0.03個/cm2、bump占比<0.03個/cm2。
進一步的，所述基材厚度小於500μm。較佳的，所述基材厚度小於350μm。更佳的，所述基材厚度小於200μm。更佳的，所述基材厚度小於100μm。更佳的，所述基材厚度小於50μm。
進一步的，所述基材的直徑是4英寸、6英寸或8英寸中的一種。較佳的，所述基材的直徑是6英寸或8英寸中的一種。
進一步的，所述基材的直徑為4英寸，其面型數據：TTV(總厚度變化)<5μm，LTV(局部厚度變化)(1cm*1cm)<2μm，Bow(彎曲度)<20μm，Warp(翹曲度)<40μm。
較佳的，面型數據：TTV<3μm，LTV(1cm*1cm)<1.5μm，Bow<15μm，Warp<30μm。更佳的，面型數據：TTV<1μm，LTV(1cm*1cm)<1μm，度Bow<10μm，Warp<20μm。更佳的，面型數據：TTV<0.5μm，LTV(1cm*1cm)<0.5μm，彎曲度Bow<5μm，Warp<10μm。 更佳的，面型數據：TTV<0.1μm，LTV(1cm*1cm)<0.08μm，度Bow<2μm，Warp<5μm。更佳的，面型數據：TTV<0.08μm，LTV(1cm*1cm)<0.08μm，彎曲度Bow<0.5μm，Warp<1μm。
進一步的，所述基材的直徑為6英寸，其面型數據：TTV<10μm，LTV(1cm*1cm)<2μm，Bow<40μm，Warp<60μm。較佳的，面型數據：TTV<5μm，LTV(1cm*1cm)<1.5μm，Bow<30μm，Warp<50μm。更佳的，面型數據：TTV<3μm，LTV(1cm*1cm)<1μm，Bow<20μm，Warp<30μm。更佳的，面型數據：TTV<1μm，LTV(1cm*1cm)<0.5μm，Bow<10μm，Warp<15μm。更佳的，面型數據：TTV<0.15μm，LTV(1cm*1cm)<0.12μm，Bow<3μm，Warp<8μm。更佳的，面型數據：TTV<0.1μm，LTV(1cm*1cm)<0.1μm，Bow<1μm，Warp<2μm。
進一步的，所述基材的直徑為8英寸，其面型數據：TTV<10μm，LTV(1cm*1cm)<2μm，Bow<50μm，Warp<70μm。較佳的，面型數據：TTV<6μm，LTV(1cm*1cm)<1.5μm，Bow<40μm，Warp<60μm。更佳的，面型數據：TTV<4μm，LTV(1cm*1cm)<1μm，Bow<30μm，Warp<50μm。更佳的，面型數據：TTV<2μm，LTV(1cm*1cm)<0.5μm，Bow<20μm，Warp<40μm。更佳的，面型數據：TTV<1μm，LTV(1cm*1cm)<0.5μm，Bow<5μm，Warp<10μm；更佳的，面型數據：TTV<0.5μm，LTV(1cm*1cm)<0.2μm，Bow<3μm，Warp<5μm。
可選地，所述的高平整度、低損傷大直徑單晶碳化矽基材的製備方法包括如下步驟： 對單晶碳化矽進行全固結磨料加工，然後再進行化學機械拋光處理，獲得所述高平整度、低損傷單晶碳化矽基材；其中，所述固結磨料加工包括線切割和砂輪研磨，在所述線上固結磨料顆粒，在所述砂輪上固結磨料顆粒。
可選地，所述線切割加工具體為鑽石線切割，其中，在進行鑽石線切割過程中使用的冷卻液中添加質量百分比濃度為2-10%的磨料顆粒；所述砂輪研磨包括粗磨和精磨兩個步驟，其中，所述粗磨中固結磨料是在研磨砂輪上固結了1000目-5000目的磨料顆粒，所述精磨中固結磨料是在研磨砂輪上固結了20000目-30000目的磨料顆粒。
可選地，所述化學機械拋光為酸性化學機械拋光，其中，所述酸性化學機械拋光處理步驟中使用的拋光液包括：磨料、氧化劑、水溶性酸性聚合物和RO水。
另一方面，本申請還提供了一種高平整度、低損傷大直徑單晶碳化矽基材的製備方法，所述基材的製備方法包括如下步驟：對單晶碳化矽進行全固結磨料加工，然後再進行化學機械拋光處理，獲得所述高平整度、低損傷單晶碳化矽基材；其中，所述固結磨料加工包括線切割和砂輪研磨，在所述切割線上固結磨料顆粒，在所述砂輪上固結磨料顆粒。
進一步的，所述磨料顆粒選自氧化矽、氧化鋁、氧化鈰、碳化矽、碳化硼、氧化鋯、金剛石中的一種或多種。
進一步的，在對單晶碳化矽進行鑽石線切割之前，對所述單晶碳化矽還進行初加工，其中，初加工採用固結磨料加工方式。
進一步的，所述線切割具體為鑽石線切割。
進一步的，在所述鑽石線切割加工中使用的冷卻液中添加磨料顆粒，其中，所述磨料顆粒在冷卻液中的質量百分比濃度為2-10%。所述磨料顆粒可以是氧化鋁、金剛石、碳化硼中的一種或多種。所述磨料顆粒的粒徑為50-100nm。較佳的，所述磨料顆粒的粒徑為60-80nm。
進一步的，所述鑽石線切割加工步驟中的切割線張力22-40N，線運行速度1200-1800m/min，搖擺角度1-10°，進刀速度5-15mm/h，鑽石線直徑0.12-0.28mm。較佳的，所述鑽石線切割加工步驟中的切割線張力30-40N，線運行速度1300-1600m/min，搖擺角度3-8°，進刀速度8-12mm/h，鑽石線直徑0.15-0.20mm。更佳的，所述鑽石線切割加工步驟中的切割線張力33-38N，線運行速度1400-1500m/min，搖擺角度4-6°，進刀速度9-11mm/h，鑽石線直徑0.15-0.18mm。
鑽石線切割方法的原理是：使用鑽石線(通過金屬鎳)在槽輪之間形成一張等間距的線網，通過線網高速往復運動，達到切削效果。本申請在冷卻液中添加一定濃度的磨料顆粒，顆粒可以是氧化鋁、金剛石、碳化硼等，質量百分比濃度為2%~10%，結合了傳統的砂漿切割方法和固結砂漿線切割方法，使得切削面粗糙度更低、刀痕率更低。
進一步的，所述砂輪研磨包括粗磨和精磨兩個步驟。其中，所述粗磨中固結磨料是在研磨砂輪上固結了1000目-5000目的磨料顆粒；所述精磨中固結磨料是在研磨砂輪上固結了20000目-30000目的磨料顆粒。較佳的，所述粗磨中固結磨料是在研磨砂輪上固結了2000目-4000目的磨料顆粒；所述精磨中固結磨料是在研磨砂輪上固結了25000目-30000目的磨料顆粒。更佳的，所述粗 磨中固結磨料是在研磨砂輪上固結了3000目的磨料顆粒；所述精磨中固結磨料是在研磨砂輪上固結了28000目的磨料顆粒。
更進一步的，所述粗磨步驟的研磨砂輪的轉速為1000-2000rpm、進刀速度為0.2-1μm/s；所述精磨步驟的研磨砂輪的轉速1000-2000rpm、進刀速度0.2-1μm/s。較佳的，所述粗磨步驟的研磨砂輪的轉速為1300-1600rpm、進刀速度為0.6-0.8μm/s；所述精磨步驟的研磨砂輪的轉速1000-1200rpm、進刀速度0.4-0.6μm/s。
所述砂輪研磨(Grinding)的原理是：使用包含金剛石顆粒的樹脂砂輪，對晶片進行單面加工。晶片低速轉動，砂輪高速轉動，不同目數的砂輪會得到不同的加工表面粗糙度。
進一步的，所述化學機械拋光具體為酸性化學機械拋光。
進一步的，所述酸性化學機械拋光處理步驟中使用的拋光液包括：磨料、氧化劑、水溶性酸性聚合物和RO水；其中，磨料的質量百分比濃度為1-30%；所述磨料選自氧化矽、氧化鋁、鑽石顆粒、氧化鈰、碳化矽、碳化硼、氧化鋯、金剛石中的一種或多種；所述氧化劑選自雙氧水、過錳酸鉀、硝酸、鹽酸、過氯酸鉀中的一種或多種；所述水溶性酸性聚合物選自羧基聚合物、磺酸基聚合物中一種或多種。
進一步的，所述酸性化學機械拋光處理步驟中使用的拋光液包括：磨料、氧化劑、水溶性酸性聚合物、分散劑和RO水；其中，磨料的質量百分比濃度為1-30%；所述磨料選自氧化矽、氧化鋁、鑽石顆粒、氧化鈰、碳化矽、碳化硼、氧化鋯、金剛石中的一種或多種；所述氧化劑選自雙氧水、過錳酸鉀、硝酸、鹽酸、過氯酸鉀中的一種或多種；所述水溶性酸性聚合物選自羧 基聚合物、磺酸基聚合物中一種或多種；所述分散劑選自高級醇、聚乙烯醇、聚乙二醇中的一種多種，所述分散劑的質量百分比濃度為0.2~1%。
在拋光液中增加水溶性酸性聚合物，不僅能產生控制拋光液的pH值，還能產生維持拋光液分散穩定性的作用。增加水溶性酸性聚合物後，在進行化學機械拋光過程中，拋光液的pH值一直保持在2-4範圍內，且磨料在拋光液中的分散均勻性實質上不受影響，減少了產品拋光表面出現劃痕和損傷的可能性。
更進一步的，所述拋光液中還可包括以下組分：緩蝕劑、黏度調節劑、表面活性劑、抗菌劑等。
更進一步的，所述酸性化學機械拋光處理步驟中的酸性化學機械拋光液的pH值2-4，轉速20-50rpm，壓力200-500g/cm2，料流量3-10L/min。較佳的，所述酸性化學機械拋光處理步驟中的酸性化學機械拋光液的pH值2.5-3.5，轉速25-45rpm，壓力250-450g/cm2，料流量5-7L/min。更佳的，所述酸性化學機械拋光處理步驟中的酸性化學機械拋光液的pH值3.0-3.5，轉速30-40rpm，壓力300-400g/cm2，料流量6-7L/min。
本申請具有如下有益效果：
1.本申請採用全固結磨料加工方法，可以大幅度提升加工效率；固結磨料取代傳統的游離磨料研磨和拋光，其優勢在於磨料鑲嵌在載體上，產生的嵌入劃痕很淺，可以解決由於磨料聚集、磨料盤面鑲嵌導致的劃痕問題。固結磨料研磨，可以有效去除晶片表面高點，砂輪不易變形，加工出來的面型參數好，從而提高晶片平整度。
2.本申請採用砂輪固結磨料進行加工，所得的單晶碳化矽基材具有較好的面型數據，具有較低的總厚度變化、局部厚度變化、彎曲度和翹曲度。
3.本申請採用酸性CMP加工方法，可以快速有效的去除Grinding(研磨)工序造成的損傷，效率提升5-10倍，同時可以保證晶片表面粗糙度
Figure 108136950-A0305-02-0010-8
0.2nm。本申請製得的基材無亞表面損傷層。
4.本申請的單晶碳化矽基材的加工方法適用於2、3、4、6、8英寸基材加工，基材尺寸越大，優勢越明顯。
此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構成本申請的一部分，本申請的示意性實施例及其說明用於解釋本申請，並不構成對本申請的不當限定。在附圖中：〔圖1〕為採用傳統加工方法製得的單晶碳化矽基材的AFM表面形貌圖。
〔圖2〕為採用本申請的方法製得的單晶碳化矽基材的AFM表面形貌圖。
〔圖3〕為本申請的一種高平整度、低損傷單晶碳化矽基材的製備方法的流程圖。
為了更清楚的闡釋本申請的整體構思，下面結合說明書附圖以示例的方式進行詳細說明。
一種高平整度、低損傷單晶碳化矽基材的製備方法，所述製備方法包括：步驟1、初加工：對單晶碳化矽基材進行初加工；步驟2、鑽石線切割：使用鑽石線對經步驟1初加工的單晶碳化矽進行切割，其中，切割線張力22-40N，線運行速度1200-1800m/min，搖擺角度1-10°，進刀速度5-15mm/h，鑽石線直徑0.12-0.28mm；步驟3、砂輪研磨：在Grinding(研磨)設備兩個工位中分別安裝兩種目數的砂輪，作為粗磨和精磨，對經步驟2鑽石線切割的單晶碳化矽進行研磨加工，其中，粗磨使用1000目-5000目砂輪，轉速，進刀速度；精磨使用20000目-30000目砂輪，轉速1000-2000rpm，進刀速度0.2-1μm/s；步驟4、酸性CMP加工：使用酸性化學機械拋光液對經步驟3砂輪研磨後的單晶碳化矽進行酸性CMP加工，酸性CMP加工過程中保持pH值為2-4，轉速20-50rpm，壓力200-500g/cm2，料流量3-10L/min。
實施例1
一種直徑為100mm的高平整度、低損傷單晶碳化矽基材的製備方法，所述製備方法包括：步驟1、初加工：對單晶碳化矽基材進行初加工；步驟2、鑽石線切割：使用鑽石線對經步驟1初加工的單晶碳化矽進行切割，其中，切割線張力22N，線運行速度1200m/min，搖擺角度5°，進刀速度5mm/h，鑽石線直徑0.12mm； 步驟3、砂輪研磨：在Grinding(研磨)設備兩個工位中分別安裝兩種目數的砂輪，作為粗磨和精磨，對經步驟2鑽石線切割的單晶碳化矽進行研磨加工，其中，粗磨使用1000目砂輪，轉速，進刀速度；精磨使用20000目砂輪，轉速1000rpm，進刀速度0.2μm/s；步驟4、酸性CMP加工：使用酸性化學機械拋光液對經步驟3砂輪研磨後的單晶碳化矽進行酸性CMP加工，酸性CMP加工過程中保持pH值為2，轉速20rpm，壓力200g/cm2，料流量5L/min。
由實施例1所得的直徑為100mm的單晶碳化矽基材，其技術參數如下：表面粗糙度為0.05nm，無亞表面損傷層，細小劃痕die占比為5%，pit占比為0.05個/cm2，bump占比為0.05個/cm2。
面型數據為：TTV為2μm，LTV(1cm*1cm)為1.5μm，彎曲度Bow為15μm，Warp為30μm。
實施例2
一種直徑為100mm的高平整度、低損傷單晶碳化矽基材的製備方法，所述製備方法包括：步驟1、初加工：對單晶碳化矽基材進行初加工；步驟2、鑽石線切割：使用鑽石線對經步驟1初加工的單晶碳化矽進行切割，其中，切割線張力40N，線運行速度1800m/min，搖擺角度10°，進刀速度15mm/h，鑽石線直徑0.28mm；步驟3、砂輪研磨：在Grinding(研磨)設備兩個工位中分別安裝兩種目數的砂輪，作為粗磨和精磨，對經步驟2鑽石線切割的單晶碳化 矽進行研磨加工，其中，粗磨使用5000目砂輪，轉速，進刀速度；精磨使用30000目砂輪，轉速2000rpm，進刀速度1μm/s；步驟4、酸性CMP加工：使用酸性化學機械拋光液對經步驟3砂輪研磨後的單晶碳化矽進行酸性CMP加工，酸性CMP加工過程中保持pH值4，轉速50rpm，壓力500g/cm2，料流量5L/min。
由實施例2所得的直徑為100mm的單晶碳化矽基材，其技術參數如下：表面粗糙度為0.08nm，無亞表面損傷層，細小劃痕die占比為4%，pit占比為0.03個/cm2，bump占比為0.03個/cm2。
面型數據為：TTV為1.5μm，LTV(1cm*1cm)為1.1μm，彎曲度Bow為10μm，Warp為20μm。
實施例3
一種直徑為150mm的高平整度、低損傷單晶碳化矽基材的製備方法，所述製備方法包括：步驟1、初加工：對單晶碳化矽基材進行初加工；步驟2、鑽石線切割：使用鑽石線對經步驟1初加工的單晶碳化矽進行切割，其中，切割線張力30N，線運行速度1500m/min，搖擺角度5°，進刀速度10mm/h，鑽石線直徑0.15mm；步驟3、砂輪研磨：在Grinding(研磨)設備兩個工位中分別安裝兩種目數的砂輪，作為粗磨和精磨，對經步驟2鑽石線切割的單晶碳化矽進行研磨加工，其中，粗磨使用3000目砂輪，轉速，進刀速度；精磨使用25000目砂輪，轉速1500rpm，進刀速度0.5μm/s； 步驟4、酸性CMP加工：使用酸性化學機械拋光液對經步驟3砂輪研磨後的單晶碳化矽進行酸性CMP加工，酸性CMP加工過程中保持pH值為3，轉速30rpm，壓力300g/cm2，料流量8L/min。
由實施例3所得的直徑為150mm的單晶碳化矽基材，其技術參數如下：表面粗糙度為0.08nm，無亞表面損傷層，細小劃痕die占比為6%，pit占比為0.06個/cm2，bump占比為0.05個/cm2。
面型數據為：TTV為3μm，LTV(1cm*1cm)為1.8μm，彎曲度Bow為17μm，Warp為25μm。
實施例4
一種直徑為150mm的高平整度、低損傷單晶碳化矽基材的製備方法，所述製備方法包括：步驟1、初加工：對單晶碳化矽基材進行初加工；步驟2、鑽石線切割：使用鑽石線對經步驟1初加工的單晶碳化矽進行切割，其中，切割線張力35N，線運行速度1600m/min，搖擺角度5°，進刀速度12mm/h，鑽石線直徑0.15mm；步驟3、砂輪研磨：在Grinding(研磨)設備兩個工位中分別安裝兩種目數的砂輪，作為粗磨和精磨，對經步驟2鑽石線切割的單晶碳化矽進行研磨加工，其中，粗磨使用3000目砂輪，轉速，進刀速度；精磨使用25000目砂輪，轉速1500rpm，進刀速度0.6μm/s； 步驟4、酸性CMP加工：使用酸性化學機械拋光液對經步驟3砂輪研磨後的單晶碳化矽進行酸性CMP加工，酸性CMP加工過程中保持pH值為2.5，轉速40rpm，壓力400g/cm2，料流量6L/min。
由實施例4所得的直徑為150mm的單晶碳化矽基材，其技術參數如下：表面粗糙度為0.01nm，無亞表面損傷層，細小劃痕die占比為5%，pit占比為0.03個/cm2，bump占比為0.03個/cm2。
面型數據為：TTV為1.4μm，LTV(1cm*1cm)為0.9μm，彎曲度Bow為9μm，Warp為16μm。
實施例5
一種直徑為200mm的高平整度、低損傷單晶碳化矽基材的製備方法，所述製備方法包括：步驟1、初加工：對單晶碳化矽基材進行初加工；步驟2、鑽石線切割：使用鑽石線對經步驟1初加工的單晶碳化矽進行切割，其中，切割線張力35N，線運行速度1500m/min，搖擺角度4°，進刀速度10mm/h，鑽石線直徑0.154mm；步驟3、砂輪研磨：在Grinding(研磨)設備兩個工位中分別安裝兩種目數的砂輪，作為粗磨和精磨，對經步驟2鑽石線切割的單晶碳化矽進行研磨加工，其中，粗磨使用3000目砂輪，轉速，進刀速度；精磨使用25000目砂輪，轉速1500rpm，進刀速度0.6μm/s； 步驟4、酸性CMP加工：使用酸性化學機械拋光液對經步驟3砂輪研磨後的單晶碳化矽進行酸性CMP加工，酸性CMP加工過程中保持pH值2，轉速35rpm，壓力400g/cm2，料流量8L/min。
由實施例5所得的直徑為200mm的單晶碳化矽基材，其技術參數如下：表面粗糙度為0.01nm，無亞表面損傷層，細小劃痕die占比為9%，pit占比為0.03個/cm2，bump占比為0.02個/cm2。
面型數據為：TTV為3.5μm，LTV(1cm*1cm)為2.3μm，彎曲度Bow為24μm，Warp為35μm。
對比例1
圖1顯示了採用傳統加工方法製得的單晶碳化矽基材的表面10μm*10μm AFM表面形貌圖，從AFM表面形貌圖上看，所得基材的表面具有較多的劃痕和較大的粗糙度，表面存在損傷層。圖2顯示了採用本申請的方法製得的單晶碳化矽基材的表面10μm*10μm AFM表面形貌圖，從AFM表面形貌圖上看，所得基材的表面幾乎無劃痕，表面均勻性較好，粗糙度低，表面不存在損傷層。
對比例2
針對鑽石線切割過程中的冷卻液中加與不加磨料所得到的切割片的表面粗糙度和刀痕率進行了測試。測試結果顯示，冷卻液中不添加磨料，切割片表面粗糙度未500-700nm，刀痕率5%-10%；冷卻液中添加磨料後，切割片表面粗糙度200-400nm，刀痕率<5%。
鑽石線切割的切削速率比砂線切割的切削速率提高5-10倍。
本說明書中未作詳細描述的內容屬本發明所屬技術領域中具有通常知識者所習知的先前技術。以上所述僅為本申請的實施例而已，並不用於限制本申請。對於本發明所屬技術領域中具有通常知識者而言，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原理之內所作的任何修改、均等替換、改進等，均應包含在本申請的申請專利範圍之內。

Claims (8)

  1. 一種高平整度、低損傷大直徑單晶碳化矽基材，其特徵在於，所述基材無亞表面損傷層；所述基材的表面粗糙度
    Figure 108136950-A0305-02-0018-9
    0.09nm，所述基材的細小劃痕die占比<8%、pit占比<0.08個/cm2、bump占比<0.08個/cm2。
  2. 如請求項1所述的一種高平整度、低損傷大直徑單晶碳化矽基材，其中，所述基材厚度小於500μm。
  3. 如請求項1所述的一種高平整度、低損傷大直徑單晶碳化矽基材，其中，所述基材的直徑是4英寸、6英寸或8英寸。
  4. 如請求項3所述的一種高平整度、低損傷大直徑單晶碳化矽基材，其中，所述基材的直徑為100mm，其面型數據：TTV<5μm，LTV<2μm，Bow<20μm，Warp<40μm，其中，所述LTV是在1cm*1cm的範圍內測量。
  5. 如請求項3所述的一種高平整度、低損傷大直徑單晶碳化矽基材，其中，所述基材的直徑為150mm，其面型數據：TTV<10μm，LTV<2μm，Bow<40μm，Warp<60μm，其中，所述LTV是在1cm*1cm的範圍內測量。
  6. 如請求項3所述的一種高平整度、低損傷大直徑單晶碳化矽基材，其中，所述基材的直徑為200mm，其面型數據：TTV<10μm，LTV<2μm，Bow<50μm，Warp<70μm，其中，所述LTV是在1cm*1cm的範圍內測量。
  7. 如請求項1所述的一種高平整度、低損傷大直徑單晶碳化矽基材，其特徵在於，所述基材的製備方法包括如下步驟：步驟1、初加工：對單晶碳化矽基材進行初加工；步驟2、鑽石線切割：使用鑽石線對經步驟1初加工的單晶碳化矽進行切割，其中，切割線張力22-40N，線運行速度1200-1800m/min，搖擺角度1-10°，進刀速度5-15mm/h，鑽石線直徑0.12-0.28mm；步驟3、砂輪研磨：在研磨設備兩個工位中分別安裝兩種目數的砂輪，作為粗磨和精磨，對經步驟2鑽石線切割的單晶碳化矽進行研磨加工，其中，粗磨使用1000目-5000目砂輪，轉速1000-2000rpm，進刀速度0.2-1μm/s；精磨使用20000目-30000目砂輪，轉速1000-2000rpm，進刀速度0.2-1μm/s；步驟4、酸性CMP加工：使用酸性化學機械拋光液對經步驟3砂輪研磨後的單晶碳化矽進行酸性CMP加工，酸性CMP加工過程中保持pH值為2-4，轉速20-50rpm，壓力200-500g/cm2，料流量3-10L/min；其中該高平整度、低損傷大直徑單晶碳化矽基材係無亞表面損傷層。
  8. 如請求項7所述的一種高平整度、低損傷大直徑單晶碳化矽基材，其中，所述步驟2中是使用一冷卻液，且該冷卻液中是添加質量百分比濃度為2-10%的磨料顆粒；在所述步驟4使用的酸性化學機械拋光液包括：磨料、氧化劑、水溶性酸性聚合物和RO水。
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