【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体加工，涉及一种碳化硅衬底键合面的处理方法及其用途。
技术介绍
1、碳化硅是一种宽禁带半导体材料，具有耐高温、耐高压、高频、大功率、抗辐射以及效率高等优势，使其在射频、新能源汽车等领域占据了举足轻重的地位，已被广泛应用于雷达系统、卫星通信以及无线基站等设备中，或成为驱动电机控制器、车载充电器等核心部件的理想选择。
2、为了进一步发挥碳化硅材料的优势，同时降低生产成本，科研人员开始探索将碳化硅衬底与其他同质或异质材料键合形成复合衬底的技术方案。这种复合衬底不仅能够保留碳化硅材料原有的高性能特性，还能通过与不同材料的组合实现性能互补，拓宽应用范围。例如，将碳化硅衬底与硅(si)衬底键合，可以利用硅材料的成熟加工工艺，降低器件制造成本；与氮化镓(gan)等其他宽禁带半导体材料键合，则能在保持高频、高功率性能的同时，提高器件的集成度和可靠性。
3、键合技术是实现复合衬底的关键步骤之一，其核心在于确保键合面达到原子级平整。对于碳化硅材料而言，这一要求尤为严格。首先，碳化硅材料本身的硬度极高(莫氏硬度约为9.25)，使得传统的机械抛光工艺难以满足键合所需的高平整度要求。其次，即使是单晶碳化硅，其表面也可能存在微观缺陷，如位错、空洞等，这些缺陷会直接影响键合质量。而对于多晶碳化硅材料来说，由于不同晶粒之间的取向差异，使得键合面的平整度控制变得更加困难。
4、目前已经有多种方法被用来改善碳化硅材料的键合质量，如化学机械拋光(cmp)。cmp过程涉及化学作用和机械研磨的结合，通过化学试剂(抛光
5、因此，开发新的抛光液及cmp抛光方案对于提升和优化多晶碳化硅材料键合质量来说具有十分重要的意义。
技术实现思路
1、鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种碳化硅衬底键合面的处理方法及其用途，所述处理方法使用一种组合抛光液对碳化硅衬底的键合面进行化学机械抛光，所述组合抛光液包括含有纳米晶纤维素作为氧化剂的抛光液a及含有细菌纤维素酶作为催化剂的抛光液b，通过抛光液a与抛光液b的配合，使得在抛光过程中，纳米晶纤维素经酶解释放羟基自由基，与碳化硅发生氧化反应生成表面改性层，从而降低表面硬度，提升抛光速率，最终提升碳化硅衬底键合面原子级平整度，有效提升碳化硅衬底的键合面质量，有效提升键合所得复合衬底的键合质量。
2、为达到此目的，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衬底键合面的处理方法，所述处理方法包括：使用组合抛光液对碳化硅衬底的键合面进行化学机械抛光；
4、所述组合抛光液包括独立的抛光液a及抛光液b；所述抛光液a包括氧化剂、ph调节剂及磨料，所述抛光液b包括催化剂；所述氧化剂包括纳米晶纤维素，所述催化剂包括细菌纤维素酶。
5、本专利技术中，为平衡衬底在抛光过程中的化学与机械作用，将纳米晶纤维素作为氧化剂与磨料(如氧化硅和/或氧化铈等)混合使用，以实现在抛光的过程中，纳米晶纤维素体可以经催化剂酶解而释放羟基自由基，释放的羟基自由基在化学改性过程中起主导作用，而高硬度及小粒径的磨料部分在机械作用中起主导作用，进而获得更好的抛光效果。
6、具体地说，本专利技术中，所述纳米晶纤维素是从天然纤维中提取的纳米级纤维素晶体(或称纤维素纳米晶体，缩写cncs)，纤维素是由许多d-葡萄糖基(1-5结环)，通过1-4,β-型联结连接起来的直链式多糖类物质。其简单分子式为(c6h10o5)n，其中n表示聚合度基团。纳米晶纤维素可以通过酶解可以形成羟基自由基oh*，和(多晶)碳化硅衬底(晶圆)发生氧化反应(sic+4oh*+3o2→2sio32-+4h++2co2)生成表面改性层。
7、所述催化剂细菌纤维素酶通常由多种酶组成，包括外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶等。这些酶协同作用，在ph值在6.0～8.0的条件下会与所述纳米晶纤维素产生酶解反应将不溶性纳米晶纤维素转化为可溶性糖类。在酶解过程中，主要包括三个主要类型的酶发生反应的过程：外切β-葡聚糖酶从纤维素链的末端开始，逐步释放纤维二糖或葡萄糖单体；内切β-葡聚糖酶作用于纤维素链的内部，随机切割β-1,4-糖苷键，产生新的链端；β-葡萄糖苷酶将纤维二糖进一步水解为葡萄糖。当发生这些糖苷键断裂时，会形成自由的羟基。
8、而当纳米晶纤维素通过酶解反应催化出羟基自由基将碳化硅直接分解成可溶性2sio32-时，有效降低了表面的硬度，配合磨料的机械作用而可以更容易且快速地被去除，因而可以有效提升抛光速率。
9、以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。
10、作为本专利技术优选的技术方案，以所述抛光液a的质量为100％计，所述氧化剂的质量≤10％，例如可以是10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％或1％等；所述磨料的质量≤6％，例如可以是6％、5％、4％、3％、2％或1％等；所述抛光液a的溶剂的质量≥83％，例如可以是83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％或98％等。
11、优选地，以所述抛光液b的质量为100％计，所述催化剂的质量≤10％，例如可以是10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％或1％等，优选为7％～9％，所述抛光液b的溶剂的质量≥90％，例如可以是90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％或99％等。
12、优选地，所述抛光液a的ph值为6～8，例如可以是6、6.2、6.4、6.6、6.8、7.2、7.4、7.6、7.8或8等。
13、作为本专利技术优选的技术方案，所述磨料包括氧化硅和/或氧化铈。
14、优选地，所述ph调节剂包括氢氧化钾和/或过氧化氢。
15、优选地，所述抛光液a及所述抛光液b的溶剂包括水。
16、优选地，所述氧化剂的粒径为30～100nm，例如30nm、35nm、40nm、45nm、50nm、55nm、60nm、65nm、70nm、75nm、80nm、85nm、90nm、95nm或100nm等，优选为60～80nm。
17、优选地，所述氧化剂的粒径大于所述磨料的粒径。
18、优选地，所述磨料的粒径为30～60nm，例如30nm、35nm、40nm、45nm、50nm、55nm或60nm等。
19、作为本专利技术优选的技术方案，所述抛光液a还包括分散剂。
20、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种碳化硅衬底键合面的处理方法，其特征在于，所述处理方法包括：使用组合抛光液对碳化硅衬底的键合面进行化学机械抛光；
2.根据权利要求1所述的碳化硅衬底键合面的处理方法，其特征在于，以所述抛光液A的质量为100％计，所述氧化剂的质量≤10％，所述磨料的质量≤6％，所述抛光液A的溶剂的质量≥83％；
3.根据权利要求1或2所述的碳化硅衬底键合面的处理方法，其特征在于，所述细菌纤维素酶包括外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶；
4.根据权利要求1-3任一项所述的碳化硅衬底键合面的处理方法，其特征在于，所述抛光液A还包括分散剂；
5.根据权利要求1-4任一项所述的碳化硅衬底键合面的处理方法，其特征在于，所述组合抛光液的配制方法包括：
6.根据权利要求5所述的碳化硅衬底键合面的处理方法，其特征在于，所述球磨的球磨介质包括锆珠；
7.根据权利要求1-6任一项所述的碳化硅衬底键合面的处理方法，其特征在于，所述化学机械拋光的过程包括：
8.根据权利要求7所述的碳化硅衬底键合面的处理方法，其特征在
9.一种碳化硅衬底，其特征在于，使用权利要求1-8任一项所述的处理方法得到。
10.一种复合衬底，其特征在于，包括权利要求9所述的碳化硅衬底。
...【技术特征摘要】
1.一种碳化硅衬底键合面的处理方法，其特征在于，所述处理方法包括：使用组合抛光液对碳化硅衬底的键合面进行化学机械抛光；
2.根据权利要求1所述的碳化硅衬底键合面的处理方法，其特征在于，以所述抛光液a的质量为100％计，所述氧化剂的质量≤10％，所述磨料的质量≤6％，所述抛光液a的溶剂的质量≥83％；
3.根据权利要求1或2所述的碳化硅衬底键合面的处理方法，其特征在于，所述细菌纤维素酶包括外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶；
4.根据权利要求1-3任一项所述的碳化硅衬底键合面的处理方法，其特征在于，所述抛光液a还包括分散剂；
5.根据权利要求1-4任一项所述的碳化硅衬...
【专利技术属性】
技术研发人员：张建，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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