【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体材料，涉及一种碳化硅复合衬底及其制备方法。
技术介绍
1、单晶碳化硅衬底是一种宽禁带半导体材料，以单晶碳化硅衬底制作的器件具有耐高温、耐高压、高频、大功率、抗辐射以及效率高等优势，在射频、新能源汽车等领域具有重要的应用价值。但是单晶碳化硅材料制造周期较长且成本较高。一种降低成本的方案是采用复合衬底结构，将单晶碳化硅衬底和支撑衬底键合，以降低成本。
2、在制备碳化硅复合衬底时，通常需要对单晶碳化硅衬底和支撑衬底进行化学机械抛光(cmp)，便于后续键合。常用抛光液的磨料多为氧化铝、氧化硅和氧化铈，抛光液ph值约2-4，其中多以硝酸为ph调节剂，其存在的问题在于：(1)抛光液呈强酸性，具有强腐蚀性，抛光时容易腐蚀碳化硅衬底的表面，出现腐蚀性凹坑缺陷；且强酸性的抛光液易腐蚀抛光垫，使抛光垫沟槽快速变浅，影响抛光效果；(2)磨料在酸性抛光液中还存在易沉积和泡发变形问题，从而导致出现抛光液中磨料分布不均及磨料粒径不均的问题，影响抛光效果。而抛光效果不好的话会降低复合衬底的键合质量。因此，亟需提供一种方案能够解决上述问题。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种碳化硅复合衬底及其制备方法。本专利技术的制备方法中，采用的抛光液ph值为10-11，呈碱性，腐蚀性低，不会腐蚀单晶碳化硅衬底和支撑衬底的表面，可避免抛光后单晶碳化硅衬底出现腐蚀性凹坑缺陷，且可降低对抛光垫的腐蚀损伤；并且，抛光液中的碳化钛作为磨料，在ph值为10-11的抛光液
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种碳化硅复合衬底的制备方法，所述制备方法包括：
4、(1)使用抛光液分别对支撑衬底的待键合面和单晶碳化硅衬底的待键合面进行抛光，得到抛光支撑衬底和抛光单晶碳化硅衬底；
5、其中，所述抛光液的成分包括氧化剂、碳化钛、ph调节剂、分散剂和溶剂；所述抛光液的ph值为10-11，例如可以是10.1、10.2、10.3、10.4、10.5、10.6、10.7、10.8、10.9或11等；
6、(2)对所述抛光支撑衬底和所述抛光单晶碳化硅衬底分别进行预处理，然后进行键合，得到碳化硅复合衬底。
7、需要说明的是，因碳化钛溶于硝酸，故硝酸不可用于本专利技术的抛光液中。
8、本专利技术提供了一种碳化硅复合衬底的制备方法，使用特定的抛光液对支撑衬底和单晶碳化硅衬底的待键合面分别进行抛光，抛光液具有以下优势：
9、(1)抛光液的ph值为10-11，呈碱性，腐蚀性低，不会腐蚀单晶碳化硅衬底和支撑衬底的表面，可避免抛光后单晶碳化硅衬底出现腐蚀性凹坑缺陷，从而提升抛光质量；且抛光液具有低腐蚀性，可降低对抛光垫的腐蚀损伤，延长抛光垫的使用寿命，提升抛光效果；
10、(2)抛光液中的碳化钛为磨料，碳化钛质硬，具有优异的耐冲击和耐磨损性能，可提升抛光速率；且碳化钛化学稳定性好，在ph值为10-11的抛光液中稳定性好，长期浸泡也不会发生反应变形；同时，碳化钛在ph值为10-11的抛光液中悬浮性好，悬浮均匀，无沉积或结块，抛光液使用时无需频繁大力摇晃；此外，碳化钛导热性好，良好的导热性可将抛光过程中因机械摩擦产生的热量传递至抛光盘上，通过抛光盘内部的冷凝水进行冷却降温；
11、因此，本专利技术采用限定的抛光液进行抛光，可提升抛光速率，并降低衬底表面的粗糙度提升抛光质量，尤其是可提高单晶碳化硅衬底的抛光速率及抛光质量，单晶碳化硅衬底的抛光后待键合面可达到原子级平整，从而有利于提升碳化硅复合衬底的键合质量。
12、本专利技术对支撑衬底的材质不作限定，包括但不限于碳化硅。碳化硅支撑衬底与单晶碳化硅衬底可以是si-c面键合，也可以是si-si面键合，还可以是c-c面键合。
13、本专利技术中，若抛光液ph值过小或过大，会影响氧化剂的氧化性以及抛光液的稳定性。
14、优选地，所述氧化剂包括高铁酸盐。
15、优选地，所述高铁酸盐包括高铁酸钾和/或高铁酸钠。
16、本专利技术中，高铁酸钾在ph值为10-11时，稳定性最高，氧化性最强，其氧化作用强于高锰酸钾，但其腐蚀性远低于通过硝酸调节ph的高锰酸钾抛光液。高铁酸钾可在水中形成大量的oh-，化学式如下：feo42-+4h2o+3e＝fe(oh)3+5oh-，oh-失去一个电子后形成羟基自由基，生成的大量羟基自由基可对sic表面进行氧化，提高抛光速率。此外，高铁酸钾氧化剂为“环境友好型”氧化剂，无有毒或污染环境等副产物生成，抛光废液无需进行特殊危废化学品处理。
17、优选地，所述碳化钛的粒径d50为100-300nm，例如可以是100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm、190nm、200nm、210nm、220nm、230nm、240nm、250nm、260nm、270nm、280nm、290nm或300nm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
18、本专利技术中，在粒径d50为100-300nm的范围内，碳化钛的粒径越大，抛光后形成刮伤异常的几率相对越高。
19、优选地，所述ph调节剂包括h2o2和/或koh。
20、本专利技术中，h2o2与koh均不和碳化钛反应。其中，h2o2通过在不同ph条件下的稳定性和分解特性，起到调节抛光液ph值的作用，同时h2o2还起到辅助氧化作用。
21、优选地，所述分散剂包括吡咯烷酮类物质和/或磺酸盐，优选为吡咯烷酮类物质和磺酸盐的组合。
22、本专利技术对吡咯烷酮类物质的具体种类不作限定，包括但不限于γ-戊内酮、吡咯酮、4-吡咯酮、3-吡咯酮和α-吡咯烷酮中的至少一种。
23、本专利技术对磺酸盐的具体种类不作限定，包括但不限于烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、烷基磺酸盐和α-磺基单羧酸酯中的至少一种。
24、优选地，所述溶剂包括水。
25、优选地，所述抛光液的成分还包括速率促进剂。
26、本专利技术中，引入速率促进剂，可进一步提升抛光液的氧化速率，最终提升抛光速率。
27、优选地，所述速率促进剂包括羧酸盐。
28、本专利技术中，羧酸盐能够缓慢地释放oh-离子，oh-离子失去一个电子后形成羟基自由基，促进氧化作用，故可以进一步提升氧化速率，最终提升抛光速率；同时羧酸盐作为缓释剂，补充的氢氧根离子便于维持抛光液的ph值的稳定，使抛光液的磨料分散均匀，确保抛光后碳化硅晶体良好的表面质量。
29、优选地，所述羧酸盐包括乙酸钠、乙酸钾和乙酸钙中的至少一种。
30、优选地，以所述抛光液的总质量为100％计，所述氧化剂的质量分数≤10本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种碳化硅复合衬底的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化剂包括高铁酸盐；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述抛光液的成分还包括速率促进剂；
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，以所述抛光液的总质量为100％计，所述氧化剂的质量分数≤10％；
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述抛光采用的抛光垫的材质包括阻尼布、PU材料、聚氨酯和无纺布中的任意一种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述抛光包括依次进行的预抛光和主抛光；
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述抛光的过程中，在所述主抛光之后，还进行表面清洁的步骤；
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述预处理包括清洗的步骤；
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述预处理还包括：在清洗后得到的单晶碳化硅衬底的待键合面注入离子，形成离子注
10.一种碳化硅复合衬底，其特征在于，所述碳化硅复合衬底由权利要求1-9任一项所述的制备方法制得。
...【技术特征摘要】
1.一种碳化硅复合衬底的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化剂包括高铁酸盐；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述抛光液的成分还包括速率促进剂；
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，以所述抛光液的总质量为100％计，所述氧化剂的质量分数≤10％；
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述抛光采用的抛光垫的材质包括阻尼布、pu材料、聚氨酯和无纺布中的任意一种。
6.根据权利要求1-5任一...
【专利技术属性】
技术研发人员：范博珺，刘福超，母凤文，谭向虎，
申请(专利权)人：青禾晶元天津半导体材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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