一种研磨碳化硅晶圆的方法、碳化硅晶圆研磨液及其应用与流程

本公开涉及机械研磨抛光加工领域，具体地，涉及一种研磨碳化硅晶圆的方法、碳化硅晶圆研磨液及其应用。

背景技术：

1、碳化硅材料作为新一代功率半导体材料，具有良好的热传导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率和高键合能等优异性能，因此由sic材料制作的电子器件，可在高温、高辐射等极端环境下运作，可以充分实现电子器件的小型化、高效、节能的目标，在未来低碳环保型社会构建过程中，拥有巨大的应用和市场前景。

2、碳化硅材料具有高硬度，化学物理特性非常稳定，目前针对碳化硅材料的研磨加工，传统方式一般采取游离式配合铸铁盘进行双面研磨进行改善晶片表面，但加工后碳化硅材料表面粗糙度和损伤层偏大，研磨质量差。

技术实现思路

1、本公开的目的是提供一种研磨碳化硅晶圆的方法、碳化硅晶圆研磨液及其应用，该方法提高了碳化硅晶圆表面机械研磨的质量，同时提高了提高加工效率。

2、为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种碳化硅晶圆研磨液，以总重量为基准，所述碳化硅晶圆研磨液包含10wt％～15wt％的研磨料、0.1wt％～6wt％的分散稳定剂、20wt％～55wt％的润滑剂和24wt％～60wt％的水；

3、所述分散稳定剂包括六偏磷酸钠、聚乙烯醇和聚丙二醇中的一种或几种；所述润滑剂包括三甘醇、丙三醇、乙二醇和新戊二醇中的一种或几种；

4、所述分散稳定剂与所述润滑剂的重量比为1：(30～300)。

5、可选地，所述分散稳定剂为六偏磷酸钠；和/或，所述润滑剂为三甘醇；和/或，所述分散稳定剂与所述润滑剂的重量比为1：(50～200)；和/或，所述研磨料包括金刚石微粉、碳化硼微粉和碳化硅微粉中的一种或多种；和/或，所述研磨料的d50粒径为5μm～10μm；和/或，所述水为超纯水，所述超纯水的电阻率为15mω·cm～18mω·cm。

6、可选地，所述碳化硅晶圆研磨液的制备方法包括以下步骤：

7、(1)将分散稳定剂和水混合，得到分散稳定液；

8、(2)将润滑剂加入分散稳定液中，得到备用液；

9、(3)对研磨料进行颗粒筛选，将筛选后的研磨料加入备用液中进行超声，得到碳化硅晶圆研磨液。

10、可选地，所述分散稳定剂在分散稳定液中的质量百分比为0.5wt％～2wt％。

11、可选地，所述颗粒筛选包括采用分层振动筛进行第一颗粒筛选和第二颗粒筛选；所述第一颗粒筛选的粒径为12μm～15μm；所述第二颗粒筛选的粒径为5μm～10μm；和/或，所述超声分为第一超声和第二超声；所述第一超声的频率为40hz～45hz，时间为5min～20min；所述第二超声的频率为50hz～80hz，时间为5min～20min。

12、本公开第二方面提供一种采用本公开第一方面提供的碳化硅晶圆研磨液对碳化硅晶圆进行研磨的方法，该方法包括：在固结研磨盘上加入所述碳化硅晶圆研磨液对碳化硅晶圆进行研磨；和/或，所述固结研磨盘的盘面开设有空槽；所述固结研磨盘包括固结磨料和软质金属，所述软质金属包括铜、铝合金和树脂中的一种或几种。

13、可选地，所述固结研磨盘的盘面形状为圆形；所述圆形的直径为640mm～910mm；所述固结研磨盘的厚度为10mm～50mm；和/或，所述空槽的截面为正方形，所述正方形的边长为0.8mm～1.5mm，所述空槽的深度为0.5mm～1.5mm；所述空槽呈网格状交错分布于盘面上。

14、可选地，所述固结磨料包括单晶金刚石微粉、碳化硼微粉和碳化硅微粉中的一种或几种；和/或，所述固结磨料的粒度为7μm～15μm；和/或，所述固结研磨盘中，固结磨料和软金属的重量之比为(5～20)：1。

15、可选地，所述研磨采用双面研磨机研磨；和/或，所述碳化硅晶圆研磨液以循环方式供液，转速为10rpm～25rpm，压强为10000pa～50000pa。

16、本公开第三方面提供一种采用本公开第二方面所述的方法在碳化硅研磨领域中的用途，所述碳化硅包括6h-碳化硅、4h导电型碳化硅和4h高纯半绝缘碳化硅中的一种。

17、通过上述技术方案，本公开提供的一种研磨碳化硅晶圆的方法、碳化硅晶圆研磨液及其应用，通过将分散稳定剂和水混合得到分散稳定液，然后将润滑剂加入分散稳定液中得到备用液，对研磨料进行颗粒筛选后加入备用液中进行超声得到碳化硅晶圆研磨液。用该碳化硅晶圆研磨液进行碳化硅晶圆的研磨，在盘面开设有空槽的固结研磨盘上加入碳化硅晶圆研磨液对碳化硅晶圆进行研磨。本公开提供的研磨碳化硅晶圆的方法通过碳化硅晶圆研磨液和固结研磨盘相配合对碳化硅晶圆进行研磨，提高了碳化硅晶圆表面机械研磨的质量，同时提高了提高加工效率，该方法可应用于碳化硅研磨领域。

18、本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种碳化硅晶圆研磨液，其特征在于，以总重量为基准，所述碳化硅晶圆研磨液包含10wt％～15wt％的研磨料、0.1wt％～6wt％的分散稳定剂、20wt％～55wt％的润滑剂和24wt％～60wt％的水；

2.根据权利要求1所述的碳化硅晶圆研磨液，其特征在于，所述分散稳定剂为六偏磷酸钠；和/或，所述润滑剂为三甘醇；和/或，所述分散稳定剂与所述润滑剂的重量比为1：(50～200)；和/或，所述研磨料包括金刚石微粉、碳化硼微粉和碳化硅微粉中的一种或多种；和/或，所述研磨料的d50粒径为5μm～10μm；和/或，所述水为超纯水，所述超纯水的电阻率为15mω·cm～18mω·cm。

3.根据权利要求1所述的碳化硅晶圆研磨液，其特征在于，所述碳化硅晶圆研磨液的制备方法包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的碳化硅晶圆研磨液，其特征在于，所述分散稳定剂在分散稳定液中的质量百分比为0.5wt％～2wt％。

5.根据权利要求3所述的碳化硅晶圆研磨液，其特征在于，所述颗粒筛选包括采用分层振动筛进行第一颗粒筛选和第二颗粒筛选；所述第一颗粒筛选的粒径为12μm～15μm；所述第二颗粒筛选的粒径为5μm～10μm；和/或，所述超声分为第一超声和第二超声；所述第一超声的频率为40hz～45hz，时间为5min～20min；所述第二超声的频率为50hz～80hz，时间为5min～20min。

6.用权利要求1～5中任意一项所述碳化硅晶圆研磨液对碳化硅晶圆进行研磨的方法，该方法包括：在固结研磨盘上加入所述碳化硅晶圆研磨液对碳化硅晶圆进行研磨；和/或，所述固结研磨盘的盘面开设有空槽；所述固结研磨盘包括固结磨料和软质金属，所述软质金属包括铜、铝合金和树脂中的一种或几种。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述固结研磨盘的盘面形状为圆形；所述圆形的直径为640mm～910mm；所述固结研磨盘的厚度为10mm～50mm；和/或，所述空槽的截面为正方形，所述正方形的边长为0.8mm～1.5mm，所述空槽的深度为0.5mm～1.5mm；所述空槽呈网格状交错分布于盘面上。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述固结磨料包括单晶金刚石微粉、碳化硼微粉和碳化硅微粉中的一种或几种；和/或，所述固结磨料的粒度为7μm～15μm；和/或，所述固结研磨盘中，固结磨料和软金属的重量之比为(5～20)：1。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述研磨采用双面研磨机研磨；和/或，所述碳化硅晶圆研磨液以循环方式供液，转速为10rpm～25rpm，压强为10000pa～50000pa。

10.权利要求6所述的方法在碳化硅研磨领域的用途，其特征在于，所述碳化硅包括6h-碳化硅、4h导电型碳化硅和4h高纯半绝缘碳化硅中的一种。

技术总结
本公开涉及一种研磨碳化硅晶圆的方法、碳化硅晶圆研磨液及其应用，以总重量为基准，所述碳化硅晶圆研磨液包含10wt％～15wt％的研磨料、0.1wt％～6wt％的分散稳定剂、20wt％～55wt％的润滑剂和24wt％～60wt％的水；所述分散稳定剂包括六偏磷酸钠、聚乙烯醇和聚丙二醇中的一种或几种；所述润滑剂包括三甘醇、丙三醇、乙二醇和新戊二醇中的一种或几种；所述分散稳定剂与所述润滑剂的重量比为1：30～300。通过本公开提供的碳化硅晶圆研磨液对碳化硅晶圆进行研磨，提高了碳化硅晶圆表面机械研磨的质量，同时提高了提高加工效率，该方法可应用于碳化硅研磨领域。

技术研发人员：郝唯佑,翟虎,林宏达,孙金梅
受保护的技术使用者：浙江兆晶新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5