一种碳化硅晶圆抛光液制造技术

本发明专利技术提供了一种碳化硅晶圆抛光液，采用的抛光液为中性试剂，存储稳定性高，且其中不含有任何的氧化剂，绿色无污染，性价比高。性价比高。

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅晶圆抛光液


[0001]本专利技术属于抛光加工
，涉及一种碳化硅晶圆抛光液。

技术介绍

[0002]随着半导体、新能源、高端智能制造、5G 信息技术、AI 人工智能等高新技术企业的发展，半导体行业越来越成为一种新型热门行业。半导体材料的制备与工艺研究进展也密切的关系到国家军事、国防、航天航空等重要国家战略领域。半导体市场随之火爆，半导体材料的数量需求越来越大，质量需要也越来越高。在各种半导体材料中，碳化硅（Single
‑
crystal silicon carbide ,SiC）单晶片便是其中一种最具有代表性的第三代半导体材料，SiC单晶广泛应用于 IT、消费、汽车、工业、航空航天、智能电网、轨道交通、电力电子、船舶等许多重要领域。
[0003]碳化硅的热膨胀系数小、硬度高、强度好，在高温高压下性能稳定，还具有高崩溃电场强度及最大电流密度、耐腐蚀性强、高弹性模量、使用寿命长等特点，可用于放射性、腐蚀性、高温高压等诸多复杂工况的环境，SiC 也是一种比较理想的衬底材料，因为 SiC 单晶具有良好的热膨胀系数和热导率，所以可以作为大功率照明设备，如 LED 照明设备的衬底材料，以来解决大功率器件在应用中的散热问题。除此之外，SiC 单晶元器件材料的尺寸稳定性比较高、具有较强的耐热冲击能力、化学性质稳定、无毒无害、密度适中等特性，因此 SiC 元器件材料也作为反射镜材料，被用于地基、空间等光学系统中，并被大量用来研制一些轻量化、大型化光学零件。
[0004]目前，SiC 单晶片的加工工艺流程大致是：切割、粗研磨、精研磨、粗抛光（机械抛光）、精抛光（化学机械抛光）等。由于 SiC 硬度比较高，加工难度很大，当晶体的直径比较大时（直径为 50mm 或以上），采用传统的技术已不能满足要求，人们通常采用线切割技术，使工件成为合乎要求的尺寸大小及形状精度的方法，SiC 晶体最终加工后的表面粗糙度能达到纳米级。
[0005]对于单晶 SiC 器件的应用来说，没有划痕和亚表面损伤的光滑表面是至关重要的。然而，单晶 SiC 由于其硬脆的材料特性和强的化学惰性而难以抛光。但是，可以通过 SiC 电化学阳极氧化来提高反应速率的方法来提高抛光的效果，SiC 电化学过程要避免 SiC 试件过度腐蚀。在电化学机械抛光工艺中，通过阳极氧化将 SiC 的表面改变为疏松的氧化物层，然后通过硬度小于 SiC 的研磨剂如 CeO2/SiO2轻松去除，最终实现无划痕和亚表面损伤。
[0006]具体而言：CN110197789A西安理工大学公开了一种SiC单晶片的超声辅助电化学机械抛光加工装置及方法，SiC单晶片和不锈钢电极分别与脉冲电源的正极和负极相连，在抛光液中构成闭合回路，晶片作为阳极发生阳极氧化生成一层氧化膜，在通过抛光垫和磨粒机械性地去除氧化层该方法抛光材料去除效率高，机械抛光不会对SiC单晶基材造成损失；且不会消耗大量电能，节能环保，另外本专利技术加工装置简单，加工方法易实现，适合大范围推广使用。
[0007]CN114654380A碳化硅晶片电化学机械抛光方法，属于抛光加工
首先，将碳化硅晶片通过导电胶粘接至与电源正极连接的铜抛光头，将带通孔的聚氨酯抛光垫用树脂螺钉固定至与电源负极连接的石墨盘。抛光电源为直流稳压电源。在电机驱动下抛光垫与晶片产生相对运动，抛光时抛光垫和晶片浸入电解液，电解液液面高于抛光垫面，抛光液通过蠕动泵滴加至抛光垫表面。本专利技术利用碳化硅晶体在NaNO3电解液中发生的阳极氧化反应来实现碳化硅晶片的高效抛光，在抛光液中使用小粒径金刚石磨料，可起到为氧化过程提供应力源的作用，加快阳极氧化的发生，从而提高抛光效率。另外，本专利技术能够显著提高碳化硅晶片的抛光速率，在精抛阶段也能保证好的表面质量。
[0008]上述专利虽然公开了电氧化处理碳化硅晶片的手段，或者使用脉冲电源来处理碳化硅，但是上述专利偏向装置，并没有公开具体的电化学抛光的试剂或者组成。

技术实现思路

[0009]基于上述问题，本专利技术提供了一种偏中性、无氧化剂的电化学抛光液，通过脉冲切换电源实现碳化硅晶圆的氧化和还原，有效的在阳极时获得OH
‑
离子，在作为阴极时获得强氧化性质的双氧水，有效的氧化碳化硅获得碳化硅
‑
氧化硅表面，然后通过抛光液中的氧化硅进行化学机械抛光，最终获得纳米级粗糙度的碳化硅晶圆产品，所述电化学抛光液绿色无污染，中性溶液便于存储和使用，组成简单，性价比极高，具体而言：一种碳化硅基材抛光方法，包括如下步骤：（1）碳化硅基材表面预处理；（2）以碳化硅为工作电极，石墨材料为对电极，置于电解抛光液中，进行电解抛光反应；（3）氮气吹扫干燥处理；其中所述电解抛光液包括如下成分:20
‑
30wt% 20
‑
40nm氧化铝研磨介质；5
‑
7wt.%Na2SO4；0.2
‑
0.3wt.%聚氧丙烯甘油醚；0.1
‑
0.2wt.%α
‑
烯基磺酸盐；2
‑
3wt%丙二醇；去离子水；氧气通入量0.2
‑
0.3m3/h。
[0010]氧气通气装置为气泡石；碳化硅与石墨材料的距离为3
‑
5cm。
[0011]所述电源为脉冲电源。
[0012]脉冲电源参数如下：正向脉冲电压：10
‑
12V，正向脉冲宽：400
‑
500μs，正向占空比：30
‑
40%，负向脉冲电压：20
‑
30V，负向脉冲宽：2
‑
3s，负向占空比：50
‑
65%，脉冲时间为5
‑
30min，温度：10
‑
15℃。
[0013]所述碳化硅基材表面预处理，所述预处理包括有定向切割、研磨和机械抛光。
[0014]所述抛光液用于碳化硅超精密抛光。
[0015]抛光后碳化硅晶圆的表面粗糙度为0.05
‑
0.1nm。
[0016]碳化硅晶圆在抛光液中的去除率为200
‑
400nm/h。
[0017].一种碳化硅晶圆抛光液，抛光液包括有：20
‑
30wt% 20
‑
40nm氧化铝研磨介质；5
‑
7wt.%Na2SO4；0.2
‑
0.3wt.%聚氧丙烯甘油醚；0.1
‑
0.2wt.%α
‑
烯基磺酸盐；2
‑
3wt%丙二醇；去离子水；氧气通入量0.2
‑
0.3m3/h，所述碳化硅晶圆为工作电极，放置于抛光液中，开启脉冲电源，进行电解抛光处理，脉冲电源参数如下：正向脉冲电压：10
‑
12V，正向脉冲宽：400
‑
500μs，正向占空比：30
‑
40%本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅晶圆抛光液，其特征在于所述抛光液包括有：20
‑
30wt% 20
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40nm氧化铝研磨介质；5
‑
7wt.%Na2SO4；0.2
‑
0.3wt.%聚氧丙烯甘油醚；0.1
‑
0.2wt.%α
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烯基磺酸盐；2
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3wt%丙二醇；去离子水；氧气通入量0.2
‑
0.3m3/h，所述碳化硅晶圆为工作电极，放置于抛光液中，开启脉冲电源，进行电解抛光处理，脉冲电源参数如下：正向脉冲电压：10
‑
12V，正向脉冲宽：400
‑
50...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁振，
申请(专利权)人：无锡市恒利弘实业有限公司，
类型：发明
国别省市：