一种宽禁带半导体晶圆抛光方法

本发明属于半导体抛光，更具体地，涉及一种宽禁带半导体晶圆抛光方法。

背景技术：

1、在半导体光电子器件制造过程中，半导体衬底表面质量对器件的生产制造有着较大的影响，因此衬底表面抛光是一项至关重要的工艺步骤。但是由于宽禁带半导体材料具有硬度高，化学稳定性强等特点，传统的化学机械抛光难以达到化学机械作用平衡，从而导致后续的外延缺陷高、取向杂乱，外延质量低等问题。

2、在传统化学机械抛光中，使用固结磨料抛光膜进行抛光加工时，由于磨料与半导体晶圆的接触方式为刚性接触，此时机械去除作用过大，导致加工表面容易产生严重的划痕和亚表面损伤等缺陷。使用游离磨料添加在抛光液中进行抛光加工时，加工中磨料的运动轨迹无法得到有效的控制，导致无法达到均匀、平坦的超光滑表面，同时由于使用游离磨料进行加工时通常选用的是粒径较小的如氧化硅和氧化铈等软质磨料，存在抛光效率低的问题。使用强酸强碱或强氧化性试剂可以对宽禁带半导体晶圆的表面进行改性处理，从而更容易被去除，但是由于半导体晶圆在抛光的前道工序磨削会引入大量损伤，在缺陷处的表面积更大，导致加工表面存在一定的反应活性差异，使在反应过程中，缺陷处的化学反应更快，从而产生大量腐蚀坑。同时传统抛光溶液对环境污染较大，废液难处理，在一定程度上增加了抛光成本。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了提供一种宽禁带半导体晶圆抛光方法，以改善上述问题。

2、本发明的目的可以通过以下方案来实现：

3、一种宽禁带半导体晶圆抛光方法，其包括：

4、将柔性固结磨料抛光膜安装在可旋转的抛光盘上，将宽禁带半导体晶圆设置所述柔性固结磨料抛光膜表面，并在宽禁带半导体晶圆上方设置载物盘；其中，所述柔性固结磨料抛光膜由固结磨料抛光膜与柔性基底复合而成，所述柔性基底设置在所述固结磨料抛光膜与所述抛光盘之间；所述柔性基底采用弹性体材料，所述固结抛光膜上的磨粒露出高度相等；

5、向所述载物盘施加载荷，使宽禁带半导体晶圆与固结磨料抛光膜产生挤压接触，驱动所述抛光盘转动，以使所述固结磨料抛光膜与所述宽禁带半导体晶圆在不同旋转速度下产生相对运动；

6、在柔性固结磨料抛光膜表面加入两性离子化合物溶液作为抛光液，所述抛光液在所述磨粒的摩擦诱导下与宽禁带半导体晶圆产生界面化学反应，生成硬度较低的反应层；

7、通过所述磨粒去除宽禁带半导体晶圆表面的所述反应层，实现宽禁带半导体晶圆的抛光。

8、优选地，所述弹性体材料为聚氨基甲酸酯纤维、丁苯橡胶、sbs弹性体、poe弹性体中的一种。

9、优选地，所述柔性基底厚度为0.8-2.4mm。

10、优选地，所述磨粒采用高硬度、大粒径的磨料制成。

11、优选地，所述磨粒采用金刚石、碳化硼、氮化硼或氧化铝中的一种，其粒度为w0.5-10。

12、优选地，所述宽禁带半导体晶圆是碳化硅、氮化镓、氧化镓、氮化铝中的一种。

13、优选地，所述载荷施加范围为0.15-0.35kg/cm3。

14、优选地，所述两性离子化合物溶液由两性离子化合物与去离子水以5~20wt%：80~95wt%比例均匀混合。

15、优选地，所述两性离子化合物是甘氨酸、谷氨酸二乙酸四钠、苯丙氨酸、柠檬酸中的一种或几种。

16、优选地，所述的两性离子化合物溶液以40-120ml/min的流速均匀滴加至接触表面。

17、本实施例中，通过使用柔性固结磨料抛光膜减少磨料对宽禁带半导体晶圆的机械作用，同时加入绿色环保的两性离子化合物溶液作为抛光液，使绿色环保的两性离子化合物在抛光膜中磨粒摩擦的作用下与宽禁带半导体晶圆产生界面化学反应，对表面实现不同程度的改性处理，使磨粒均匀去除反应层，从而实现高效绿色的超精密加工。

技术特征：

1.一种宽禁带半导体晶圆抛光方法，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的宽禁带半导体晶圆抛光方法，其特征在于：所述弹性体材料为聚氨基甲酸酯纤维、丁苯橡胶、sbs弹性体、poe弹性体中的一种。

3.根据权利要求1所述的宽禁带半导体晶圆抛光方法，其特征在于：所述柔性基底厚度为0.8-2.4mm。

4.根据权利要求1所述的一种宽禁带半导体晶圆抛光方法，其特征在于：所述磨粒采用高硬度、大粒径的磨料制成。

5.根据权利要求1所述的宽禁带半导体晶圆抛光方法，其特征在于：所述磨粒采用金刚石、碳化硼、氮化硼或氧化铝中的一种，其粒度为w0.5-10。

6.根据权利要求1所述的宽禁带半导体晶圆抛光方法，其特征在于：所述宽禁带半导体晶圆是碳化硅、氮化镓、氧化镓、氮化铝中的一种。

7.根据权利要求1所述的宽禁带半导体晶圆抛光方法，其特征在于：所述载荷施加范围为0.15-0.35kg/cm3。

8.根据权利要求1所述的宽禁带半导体晶圆抛光方法，其特征在于： 所述两性离子化合物溶液由两性离子化合物与去离子水以5~20wt%：80~95wt%比例均匀混合。

9.根据权利要求8所述的宽禁带半导体晶圆抛光方法，其特征在于：所述两性离子化合物是甘氨酸、谷氨酸二乙酸四钠、苯丙氨酸、柠檬酸中的一种或几种。

10.根据权利要求1所述的宽禁带半导体晶圆抛光方法，其特征在于：所述的两性离子化合物溶液以40-120ml/min的流速均匀滴加至接触表面。

技术总结
本发明属于半导体抛光技术领域，具体涉及一种宽禁带半导体晶圆抛光方法，其包括：将柔性固结磨料抛光膜安装抛光盘上，将宽禁带半导体晶圆设置在柔性固结磨料抛光膜表面，并在宽禁带半导体晶圆上方设置载物盘；向载物盘施加载荷，使宽禁带半导体晶圆与柔性固结磨料抛光膜产生挤压接触，驱动所述抛光盘转动，以使柔性固结磨料抛光膜与宽禁带半导体晶圆在不同旋转速度下产生相对运动；在柔性固结磨料抛光膜表面加入两性离子化合物溶液作为抛光液，抛光液在所述磨粒的摩擦诱导下与宽禁带半导体晶圆产生界面化学反应，生成硬度较低的反应层；通过磨粒去除反应层，实现宽禁带半导体晶圆的抛光。本发明具有加工精度高、效率高、成本低等特点。

技术研发人员：柯聪明,刘首麟,庞义澳,陆静
受保护的技术使用者：华侨大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22