專利名稱：一種SiC單晶晶片的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳化硅單晶表面的處理方法，特別是涉及一種碳化硅單晶晶片表 面的機(jī)械加工和化學(xué)處理方法。
背景技術(shù)：
單晶碳化硅作為寬禁帶半導(dǎo)體，具有高熱導(dǎo)率、高飽和電子漂移速率等特點。隨著 高速、高頻無線電技術(shù)日益增長的需要，寬帶隙半導(dǎo)體越來越受到人們的關(guān)注，這種半導(dǎo)體 器件能夠滿足普通硅基半導(dǎo)體所不能滿足的諸多優(yōu)點，例如能夠在更高功率水平、更高溫 度和更加惡劣的環(huán)境下工作。事實上在此基礎(chǔ)上制造的金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)管和金屬氧化物 半導(dǎo)體場效應(yīng)管等均已實現(xiàn)。因此獲得高質(zhì)量的碳化硅襯底材料顯得越來越重要。這里所 說的高質(zhì)量，不僅僅是指晶體本身質(zhì)量，尤為重要的是碳化硅單晶表面質(zhì)量。這不僅是器件 制備的需要，也是外延生長薄膜或體單晶的需要。事實上，外延生長對襯底的依賴性很強(qiáng)， 襯底上很小的缺陷也會破壞碳化硅單晶表面的周期性，并蔓延、擴(kuò)展到薄膜上，嚴(yán)重影響薄 膜質(zhì)量。即使是作為籽晶時，生長出來的體單晶材料也會受到襯底缺陷的嚴(yán)重影響，襯底表 面上的所有缺陷，一般會被原樣復(fù)制到新的外延材料中。這類缺陷不僅會引起漏電現(xiàn)象，還 會顯著降低電子遷移率。為了獲得高質(zhì)量的薄膜和體單晶，就有必要先去除SiC單晶表面的損傷層?，F(xiàn)有 的化學(xué)腐蝕方法主要包括濕腐蝕法、氧化法、陽極腐蝕法及表面等離子體腐蝕法等。其中 濕腐蝕法也稱熔鹽法，是利用熔融的鹽類，諸如氫氧化鉀(KOH)等進(jìn)行腐蝕的方法，這類方 法反應(yīng)速度很快，簡單易行，但是難以控制腐蝕速度和深度。陽極腐蝕是一種電化學(xué)腐蝕方法，將樣品作為陽極，腐蝕效率很低，難以滿足工業(yè) 生產(chǎn)的需要，且產(chǎn)品質(zhì)量難以控制，一般處理之后的碳化硅表面質(zhì)量不高。除此以外，氧化 法會造成缺陷聚積及雜質(zhì)增加和摻雜元素的再分配等，是一個很復(fù)雜的過程。值得一提的是表面等離子體腐蝕法，該方法利用等離子體轟擊碳化硅表面，去除 研磨過程中形成的損傷層，這種方法去除率很高，但往往會在去除損傷層的同時引進(jìn)新的 缺陷和損傷。以上的方法和研究，均沒有系統(tǒng)和全面地研究晶體加工的方法，而且從根本上說， 不是有效解決高質(zhì)量碳化硅生產(chǎn)的方法。原因在于，這些方法都僅僅注意到了解決晶體加 工后期表面處理的某一方面，而忽略或無法兼顧其它方面，例如在去除損傷層的同時，無法 避免引入新的損傷；在控制晶體厚度的同時，無法兼顧晶體的表面質(zhì)量等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提出一種完整、系統(tǒng)地處理碳化硅單晶晶片表面的方法。按照這一方 法，可以有效獲得高質(zhì)量碳化硅晶片，且工藝簡單高效，晶片表面劃痕總長度不大于晶片半 徑，晶片表面粗糙度(RMS)小于0. 5納米。本發(fā)明所采用的加工方法可以全面控制碳化硅中的奇異點，所謂奇異點主要是指 表面的突起或凹坑。通過多步控制的方法，可以逐步減少碳化硅晶片表面奇異點的密度和 數(shù)量。這是點缺陷的控制方法。通過逐步調(diào)整，加大去除量，可以快速去除表面劃痕，這是線缺陷的控制方法。通過逐步調(diào)整，加大去除量，和逐級化學(xué)拋光法，可以逐步消除損傷層；也可以校 正研磨工藝，逐步消除多面型和斜面等面缺陷。通過反復(fù)校正和優(yōu)化，可以改變晶片的翹曲、變形等缺陷。特別地，通過獨特的拋光工藝，可以獲得高質(zhì)量的晶片表面，這包括表面無劃痕和 損傷層，表面有好的表面粗糙度。本發(fā)明系統(tǒng)闡述了碳化硅晶片表面加工的高效和可控方法，通過機(jī)械研磨和化學(xué) 拋光得到的碳化硅單晶晶片表面最大限度消除了表面缺陷和損傷層，主要包括四個步驟: 雙面研磨、單面擺臂式粗磨、單面擺臂式精磨、單面擺臂式化學(xué)機(jī)械拋光等，具體包括如下 步驟(1)對碳化硅單晶晶體進(jìn)行線切割，切割成碳化硅單晶晶片，所述晶片的厚度比成 品要求厚度多出一定的加工余量，經(jīng)過化學(xué)清洗后備用；(2)將清洗后的碳化硅單晶晶片進(jìn)行雙面研磨，主要去除由線切割造成的晶片表 面線痕以便獲得較好的平整度；去除三分之二的加工余量；(3)將雙面研磨后的碳化硅單晶晶片進(jìn)行單面擺臂式粗磨，采用適當(dāng)轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié) 壓力，主要去除一定厚度使晶片滿足厚度要求，改善雙面研磨加工后的表面粗糙度，以便獲 得較好的表面粗糙度，方便后續(xù)加工；粗磨后的碳化硅單晶晶片厚度接近成品要求厚度；(4)將上述接近成品要求厚度的晶片進(jìn)行單面擺臂式精磨，采用適當(dāng)轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)壓 力，精磨后的碳化硅單晶晶片表面劃痕總長度不超過碳化硅單晶晶片半徑，深度小于5納米；(5)將經(jīng)上述精磨后的碳化硅單晶晶片進(jìn)行單面擺臂式化學(xué)機(jī)械拋光，化學(xué)機(jī)械 拋光后的碳化硅單晶晶片表面劃痕總長度不大于碳化硅單晶晶片半徑，晶片表面粗糙度 (RMS)小于0. 5納米；(6)拋光后的碳化硅單晶晶片經(jīng)清洗后封裝。其中所述加工余量是指碳化硅單晶晶片在機(jī)械研磨和化學(xué)拋光過程中被去除的 厚度，根據(jù)不同加工精度和厚度的要求，加工余量是20-200微米。其中所述清洗是去除碳化硅單晶晶片表面吸附的大顆粒雜質(zhì)，這些雜質(zhì)在雙面研 磨過程中影響碳化硅單晶晶片表面的質(zhì)量，或引起不必要的劃傷等。其中所述雙面研磨，是指碳化硅單晶晶片放置于雙面研磨機(jī)上、下研磨盤之間，碳 化硅單晶晶片上表面和下表面同時受到研磨。雙面研磨采用下研磨盤轉(zhuǎn)速每分鐘小于100 轉(zhuǎn)，研磨壓力根據(jù)不同的加工要求采用以下三種設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)之一或組合使用(a)輕壓技術(shù)，是指每片2英寸碳化硅單晶晶片承受小于1公斤的壓力；(b)中壓技術(shù)，是指每片2英寸碳化硅單晶晶片承受的壓力在1-3公斤之間；
(c)重壓技術(shù)，是指每片2英寸碳化硅單晶晶片承受的壓力大于3公斤。雙面研磨采用的金剛石磨料的顆粒度為2-4微米，配置好的液態(tài)金剛石磨料以連 續(xù)流液的方式供應(yīng)，供液速度每分鐘大于20毫升。其中所述單面擺臂式粗磨中，碳化硅晶片使用粘接劑粘接在陶瓷盤上，陶瓷盤安 裝在機(jī)械研磨臂上，陶瓷盤在下研磨盤上旋轉(zhuǎn)的同時，還可在機(jī)械研磨臂擺動下在下研磨 盤上進(jìn)行水平移動，以減少陶瓷盤單純旋轉(zhuǎn)時造成的碳化硅單晶晶片表面去除量失衡問 題由于遠(yuǎn)離碳化硅單晶晶片中心處的旋轉(zhuǎn)線速度快，造成該處表面的去除量大，接近碳化 硅單晶晶片中心處的旋轉(zhuǎn)線速度小，造成該處表面的去除量小，從而使得碳化硅單晶晶片 表面偏離目標(biāo)平面成為斜面。采用下研磨盤轉(zhuǎn)速每分鐘小于200轉(zhuǎn)，粗磨時的壓力根據(jù)不 同的加工要求采用以下兩種設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)之一或組合使用(a)輕壓技術(shù)，是指每片2英寸碳化硅單晶晶片承受不大于3公斤的壓力；(b)重壓技術(shù)，是指每片2英寸碳化硅單晶晶片承受大于3公斤的壓力。采用輕壓技術(shù)時的研磨時間為1小時以上；采用重壓技術(shù)時的研磨時間為1小時 以上。金剛石磨料以噴霧形式間斷供應(yīng)，平均每隔3-10秒供應(yīng)一次，供應(yīng)時長為1秒以上， 供料速度每秒小于5毫升，金剛石磨料粒度為1微米以下。其中所述單面擺臂式精磨是指，碳化硅單晶晶片使用粘接劑粘接在陶瓷盤上，陶 瓷盤安裝在機(jī)械研磨臂上，陶瓷盤在下研磨盤上旋轉(zhuǎn)的同時，還可在機(jī)械研磨臂擺動下在 下研磨盤上進(jìn)行水平移動，以減少陶瓷盤單純旋轉(zhuǎn)時造成的碳化硅單晶晶片表面去除量失 衡問題，由于遠(yuǎn)離碳化硅單晶晶片中心處的旋轉(zhuǎn)線速度快，造成該處表面的去除量大，接近 碳化硅單晶晶片中心處的旋轉(zhuǎn)線速度小，造成該處表面的去除量小，從而使得碳化硅單晶 晶片表面偏離目標(biāo)平面成為斜面。采用下研磨盤轉(zhuǎn)速每分鐘10-20轉(zhuǎn)，精磨時的壓力根據(jù) 不同的加工要求采用以下兩種設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)之一或組合使用(a)輕壓技術(shù)，是指每片2英寸碳化硅晶片承受不大于3公斤的壓力；(b)重壓技術(shù)，是指每片2英寸碳化硅晶片承受大于3公斤的壓力。采用輕壓技術(shù)時的研磨時間為1小時以上；采用重壓技術(shù)時的研磨時間為1小時 以上。金剛石磨料以噴霧形式間斷供應(yīng)，平均每隔3-7秒供應(yīng)一次，供應(yīng)時長為1秒以上， 供料速度每秒小于5毫升，金剛石磨料粒度小于0. 5微米。其中單面擺臂式化學(xué)機(jī)械拋光是指，碳化硅單晶晶片使用粘接劑粘接在陶瓷盤 上，陶瓷盤安裝在機(jī)械研磨臂上，陶瓷盤在下研磨盤上旋轉(zhuǎn)的同時，還可在機(jī)械研磨臂擺動 下在下研磨盤上進(jìn)行水平移動。采用下研磨盤轉(zhuǎn)速為每分鐘10-300轉(zhuǎn)；根據(jù)加工要求不 同，選擇不同壓力，每片2英寸碳化硅單晶晶片承受的壓力為3-10公斤。采用紅外燈加熱， 恒定溫度限定在10-100°C范圍內(nèi)。間斷地滴加雙氧水來氧化腐蝕碳化硅單晶晶片表面， 平均每隔2分鐘以上滴加一次，每次滴加量小于20毫升。拋光磨料為二氧化硅，平均粒度 (D50)為10-100納米，以流液方式加入，每分鐘流液加入量小于200毫升，拋光時間根據(jù)加 工精度要求為4小時以上。單面擺臂式化學(xué)機(jī)械拋光完成后，碳化硅單晶晶片表面損傷層 完全去除或者厚度小到不足以損害外延生長薄膜和體單晶質(zhì)量。


圖1線切割后摻氮6H_SiC表面光學(xué)照片；
圖2為實施例1中摻氮4H_SiC(0001)硅面拋光后的表面形貌；圖3為實施例2中摻氮6H_SiC(0001)硅面拋光后的表面形貌；圖4為實施例3中半絕緣6H_SiC (0001)硅面拋光后的表面形貌。
具體實施例方式下面通過實施例來進(jìn)一步描述本發(fā)明，但實際可實現(xiàn)的工藝不限于這些實施例。實施例1 步驟一取線切割切下的2英寸摻氮4H_SiC單晶晶片，用SL_2型清洗劑，在50Hz 超聲波中，超聲清洗10分鐘，再在50Hz超聲波中，用無水乙醇超聲清洗10分鐘，待用。步驟二 取清洗好的晶片，放入雙面研磨機(jī)中，調(diào)節(jié)好壓力，研磨壓力依次采用輕 壓每片1公斤，中壓每片2公斤，重壓每片3公斤并調(diào)節(jié)好各段壓力所對應(yīng)的研磨轉(zhuǎn)數(shù)，調(diào) 節(jié)下研磨盤轉(zhuǎn)速為每分鐘20轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)供研磨流速為每分鐘30毫升，開始供研磨液，進(jìn)行加 工。加工完成后，去除量為15微米，取下晶片用酒精在超聲波中清洗超聲10分鐘，待用。步驟三取雙面研磨后的晶片，使用粘接劑粘接在單面擺臂式粗磨機(jī)的陶瓷盤上， 調(diào)節(jié)下研磨盤轉(zhuǎn)速為每分鐘50轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)加入金剛石粗磨液為每間隔3秒噴粗磨液1秒，噴 液量為每分鐘10毫升，調(diào)節(jié)壓力，每片加4. 5公斤重壓研磨2小時，再每片加2. 5公斤輕壓 研磨2小時，加工完成后取下晶片用清水在超聲波中清洗超聲5分鐘，待用。步驟四將單面擺臂式粗磨后的晶片放入單面擺臂式精磨機(jī)中，晶片使用粘接劑 粘接在陶瓷盤上，調(diào)節(jié)下研磨盤轉(zhuǎn)速為每分鐘10轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)加入金剛石精磨液為每間隔3秒 噴精磨液1秒，噴液量為每分鐘10毫升，調(diào)節(jié)壓力，每片加4. 5公斤重壓研磨3小時，再每 片加2. 5公斤輕壓研磨3小時，加工完成后取下晶片用清水在超聲波中清洗超聲5分鐘，待 用。步驟五取單面擺臂式精磨后的晶片，在萬級潔凈室中，放入單面擺臂式拋光機(jī) 中，晶片使用粘接劑粘接在陶瓷盤上，調(diào)節(jié)下研磨盤轉(zhuǎn)速為每分鐘10轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)加入拋光液 流速為每分鐘50毫升，調(diào)節(jié)壓力，采用紅外燈加熱調(diào)節(jié)加工溫度恒定為100°C，每片加6公 斤重壓拋光12小時，平均每隔2分鐘滴加一次雙氧水來氧化腐蝕碳化硅單晶晶片表面，每 次滴加量為10毫升。加工完成后取下晶片用純水在超聲波中清洗超聲5分鐘，待清洗。步驟六取加工完成后的晶片，在百級潔凈室中進(jìn)行清洗封裝。如圖2所示，加工完成后的2英寸SiC晶片，晶片厚度可以精確在要求厚度士 15 微米，單片TTV小于15微米，單片BOW小于20微米，單片Warp小于15微米，表面狀況可以 達(dá)到在50倍顯微鏡下觀測劃痕總長度晶片半徑，粗糙度可達(dá)到RMS < 0. 5納米。實施例2 步驟一取線切割切下的2英寸摻氮6H_SiC單晶晶片，用SL_2型清洗劑，在50Hz 超聲波中，超聲清洗10分鐘，再在50Hz超聲波中，用無水乙醇超聲清洗10分鐘，待用。步驟二 取清洗好的晶片，放入雙面研磨機(jī)中，調(diào)節(jié)好壓力，研磨壓力依次采用輕 壓每片1公斤，中壓每片2公斤，重壓每片3公斤并調(diào)節(jié)好各段壓力所對應(yīng)的研磨轉(zhuǎn)數(shù)，調(diào) 節(jié)下研磨盤轉(zhuǎn)速為每分鐘90轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)供研磨流速為每分鐘100毫升，開始供研磨液，進(jìn)行加 工。加工完成后，去除量為140微米，取下晶片用酒精在超聲波中清洗超聲10分鐘，待用。步驟三取雙面研磨后的晶片，使用粘接劑粘接在單面擺臂式粗磨機(jī)的陶瓷盤上，調(diào)節(jié)下研磨盤轉(zhuǎn)速為每分鐘180轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)加入金剛石粗磨液為每間隔3秒噴粗磨液3秒，噴 液量為每分鐘100毫升，調(diào)節(jié)壓力，每片加4. 5公斤重壓研磨1小時，再每片加2. 5公斤輕 壓研磨1小時，加工完成后取下晶片用清水在超聲波中清洗超聲5分鐘，待用。步驟四將單面擺臂式粗磨后的晶片放入單面擺臂式精磨機(jī)中，晶片使用粘接劑 粘接在陶瓷盤上，調(diào)節(jié)下研磨盤轉(zhuǎn)速為每分鐘200轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)加入金剛石精磨液為每間隔3秒 噴精磨液3秒，噴液量為每分鐘100毫升，調(diào)節(jié)壓力，每片加4. 5公斤重壓研磨1小時，再每 片加2. 5公斤輕壓研磨1小時，加工完成后取下晶片用清水在超聲波中清洗超聲5分鐘， 待用。步驟五取單面擺臂式精磨后的晶片，在萬級潔凈室中，放入單面擺臂式拋光機(jī) 中，晶片使用粘接劑粘接在陶瓷盤上，調(diào)節(jié)下研磨盤轉(zhuǎn)速為每分鐘300轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)加入拋光液 流速為每分鐘150毫升，調(diào)節(jié)壓力，采用紅外燈加熱調(diào)節(jié)加工溫度恒定為80°C，每片加8公 斤重壓拋光4小時，平均每隔2分鐘滴加一次雙氧水來氧化腐蝕碳化硅單晶晶片表面，每次 滴加量為15毫升。加工完成后取下晶片用純水在超聲波中清洗超聲5分鐘，待清洗。步驟六取加工完成后的晶片，在百級潔凈室中進(jìn)行清洗封裝。如圖3所示，加工完成后的2英寸6H_SiC晶片，晶片厚度可以精確在要求厚度士5 微米，單片TTV小于15微米，單片BOW小于20微米，單片Warp小于13微米，表面狀況可以 達(dá)到在50倍顯微鏡下觀測劃痕總長度小于晶片半徑，粗糙度可達(dá)到RMS < 0. 5納米實施例3 步驟一取線切割切下的2英寸半絕緣6H_SiC單晶晶片，用SL-2型清洗劑，在 50Hz超聲波中，超聲清洗10分鐘，再在50Hz超聲波中，用無水乙醇超聲清洗10分鐘，待用。步驟二 取清洗好的晶片，放入雙面研磨機(jī)中，調(diào)節(jié)好壓力，研磨壓力依次采用輕 壓每片1公斤，中壓每片2公斤，重壓每片3公斤并調(diào)節(jié)好各段壓力所對應(yīng)的研磨轉(zhuǎn)數(shù)，調(diào) 節(jié)下研磨盤轉(zhuǎn)速為每分鐘50轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)供研磨流速為每分鐘60毫升，開始供研磨液，進(jìn)行加 工。加工完成后，去除量為45微米，取下晶片用酒精在超聲波中清洗超聲10分鐘，待用。步驟三取雙面研磨后的晶片，使用粘接劑粘接在單面擺臂式粗磨機(jī)的陶瓷盤上， 調(diào)節(jié)下研磨盤轉(zhuǎn)速為每分鐘90轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)加入金剛石粗磨液為每間隔3秒噴粗磨液2秒，噴 液量為每分鐘40毫升，調(diào)節(jié)壓力，每片加4. 5公斤重壓研磨1. 5小時，再每片加2. 5公斤輕 壓研磨1. 5小時，加工完成后取下晶片用清水在超聲波中清洗超聲5分鐘，待用。步驟四將單面擺臂式粗磨后的晶片放入單面擺臂式精磨機(jī)中，晶片使用粘接劑 粘接在陶瓷盤上，調(diào)節(jié)下研磨盤轉(zhuǎn)速為每分鐘90轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)加入金剛石精磨液為每間隔3秒 噴精磨液2秒，噴液量為每分鐘60毫升，調(diào)節(jié)壓力，每片加4. 5公斤重壓研磨2小時，再每 片加2. 5公斤輕壓研磨2小時，加工完成后取下晶片用清水在超聲波中清洗超聲5分鐘，待 用。步驟五取單面擺臂式精磨后的晶片，在萬級潔凈室中，放入單面擺臂式拋光機(jī) 中，晶片使用粘接劑粘接在陶瓷盤上，調(diào)節(jié)下研磨盤轉(zhuǎn)速為每分鐘80轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)加入拋光液 流速為每分鐘80毫升，調(diào)節(jié)壓力，采用紅外燈加熱調(diào)節(jié)加工溫度恒定為70°C，每片加7公斤 重壓拋光8小時，平均每隔2分鐘滴加一次雙氧水來氧化腐蝕碳化硅單晶晶片表面，每次滴 加量為12毫升。加工完成后取下晶片用純水在超聲波中清洗超聲5分鐘，待清洗。步驟六取加工完成后的晶片，在百級潔凈室中進(jìn)行清洗封裝。
如圖4所示，加工完成后的2英寸半絕緣6H_SiC晶片，晶片厚度可以精確在要求 厚度士 10微米，單片TTV小于15微米，單片BOW小于15微米，單片Warp小于15微米，表 面狀況可以達(dá)到在50倍顯微鏡下觀測劃痕總長度小于晶片半徑，粗糙度可達(dá)到RMS < 0. 5 納米。應(yīng)該指出，上述的具體實施方式
只是對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，它不應(yīng)是對本發(fā)明 的限制。對于熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員而言，在不偏離權(quán)利要求的宗旨和范圍時，可以有多種 形式和細(xì)節(jié)的變化。
權(quán)利要求
1.一種碳化硅單晶晶片的加工方法，該方法通過機(jī)械研磨和化學(xué)拋光得到的碳化硅單 晶晶片表面最大限度消除了表面缺陷和損傷層，其特征在于該方法包括如下步驟(1)先將碳化硅單晶晶體切割成碳化硅單晶晶片，所述晶片的厚度比成品要求厚度多 出一定的加工余量，并進(jìn)行清洗；(2)將清洗后的碳化硅單晶晶片進(jìn)行雙面研磨，以去除約三分之二的加工余量；(3)將雙面研磨后的碳化硅單晶晶片進(jìn)行單面擺臂式粗磨，粗磨后的碳化硅單晶晶片 厚度接近成品要求厚度；(4)將上述接近成品要求厚度的晶片進(jìn)行單面擺臂式精磨，精磨后的碳化硅單晶晶片 表面劃痕總長度不大于碳化硅單晶晶片半徑，深度小于5納米；(5)將經(jīng)上述精磨后的碳化硅單晶晶片進(jìn)行單面擺臂式化學(xué)機(jī)械拋光，所述拋光后的 碳化硅單晶晶片表面劃痕總長度不大于碳化硅單晶晶片半徑，晶片表面粗糙度(RMS)小于 0. 5納米；(6)將經(jīng)上述拋光后的碳化硅單晶晶片清洗后封裝。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述加工余量是指碳化硅單晶晶片在機(jī)械研 磨和化學(xué)拋光過程中被去除的厚度，根據(jù)不同加工精度和厚度的要求，加工余量是20-200 微米。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述清洗是去除碳化硅單晶晶片表面吸附的 大顆粒雜質(zhì)，這些雜質(zhì)在雙面研磨過程中影響碳化硅單晶晶片表面的質(zhì)量，或引起不必要 的劃傷。
4.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述雙面研磨，是指碳化硅單晶晶片放置于雙 面研磨機(jī)上、下研磨盤之間，碳化硅單晶晶片上表面和下表面同時受到研磨。
5.按照權(quán)利要求4的方法，其特征在于，所述雙面研磨采用下研磨盤轉(zhuǎn)速每分鐘小于 100轉(zhuǎn)，研磨壓力根據(jù)不同的加工要求采用以下三種設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)之一或組合使用(a)輕壓技術(shù)，是指每片2英寸碳化硅單晶晶片承受小于1公斤的壓力；(b)中壓技術(shù)，是指每片2英寸碳化硅單晶晶片承受的壓力在1-3公斤之間；(c)重壓技術(shù)，是指每片2英寸碳化硅單晶晶片承受的壓力大于3公斤。
6.按照權(quán)利要求5的方法，其特征在于，所述雙面研磨采用的金剛石磨料的顆粒度為 2-4微米，配置好的液態(tài)金剛石磨料以連續(xù)流液的方式供應(yīng)，供液速度每分鐘大于20毫升。
7.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述單面擺臂式粗磨是指碳化硅晶片使用粘 接劑粘接在陶瓷盤上，陶瓷盤安裝在機(jī)械研磨臂上，陶瓷盤在下研磨盤上旋轉(zhuǎn)的同時，還可 在機(jī)械研磨臂擺動下在下研磨盤上進(jìn)行水平移動，以減少陶瓷盤單純旋轉(zhuǎn)時造成的碳化硅 單晶晶片表面去除量失衡問題由于遠(yuǎn)離碳化硅單晶晶片中心處的旋轉(zhuǎn)線速度快，造成該 處表面的去除量大，接近碳化硅單晶晶片中心處的旋轉(zhuǎn)線速度小，造成該處表面的去除量 小，從而使得碳化硅單晶晶片表面偏離目標(biāo)平面成為斜面。
8.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述單面擺臂式粗磨采用下研磨盤轉(zhuǎn)速每分 鐘小于200轉(zhuǎn)，粗磨時碳化硅單晶晶片承受的壓力根據(jù)不同的加工要求采用以下兩種設(shè)定 標(biāo)準(zhǔn)之一或組合使用(a)輕壓技術(shù)，是指每片2英寸碳化硅單晶晶片承受不大于3公斤的壓力；(b)重壓技術(shù)，是指每片2英寸碳化硅單晶晶片承受大于3公斤的壓力。
9.按照權(quán)利要求8的方法，其特征在于，所述單面擺臂式粗磨中，采用輕壓技術(shù)時的研 磨時間為1小時以上；采用重壓技術(shù)時的研磨時間為1小時以上。
10.按照權(quán)利要求8的方法，其特征在于，所述單面擺臂式粗磨中金剛石磨料以噴霧形 式間斷供應(yīng)，平均每隔3-10秒供應(yīng)一次，供應(yīng)時長為1秒以上，供料速度每秒小于5毫升， 金剛石磨料粒度為1微米以下。
11.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述單面擺臂式精磨是指碳化硅單晶晶片使 用粘接劑粘接在陶瓷盤上，陶瓷盤安裝在機(jī)械研磨臂上，陶瓷盤在下研磨盤上旋轉(zhuǎn)的同時， 還可在機(jī)械研磨臂擺動下在下研磨盤上進(jìn)行水平移動，以減少陶瓷盤單純旋轉(zhuǎn)時造成的碳 化硅單晶晶片表面去除量失衡問題由于遠(yuǎn)離碳化硅單晶晶片中心處的旋轉(zhuǎn)線速度快，造 成該處表面的去除量大，接近碳化硅單晶晶片中心處的旋轉(zhuǎn)線速度小，造成該處表面的去 除量小，從而使得碳化硅單晶晶片表面偏離目標(biāo)平面成為斜面。
12.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述單面擺臂式精磨采用下研磨盤轉(zhuǎn)速每分 鐘10-200轉(zhuǎn)，精磨時碳化硅單晶晶片承受的壓力根據(jù)不同的加工要求采用以下兩種設(shè)定 標(biāo)準(zhǔn)之一或組合使用(a)輕壓技術(shù)，是指每片2英寸碳化硅單晶晶片承受不大于3公斤的壓力；(b)重壓技術(shù)，是指每片2英寸碳化硅單晶晶片承受大于3公斤的壓力。
13.按照權(quán)利要求12的方法，其特征在于，所述單面擺臂式精磨中，采用輕壓技術(shù)時的 研磨時間為1小時以上；采用重壓技術(shù)時的研磨時間為1小時以上。
14.按照權(quán)利要求12的方法，其特征在于，所述單面擺臂式精磨中金剛石磨料以噴霧 形式間斷供應(yīng)，平均每隔3-7秒供應(yīng)一次，供應(yīng)時長為1秒以上，供料速度每秒小于5毫升， 金剛石磨料粒度為0. 5微米以下。
15.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述單面擺臂式化學(xué)機(jī)械拋光是指碳化硅單 晶晶片使用粘接劑粘接在陶瓷盤上，陶瓷盤安裝在機(jī)械研磨臂上，陶瓷盤在下研磨盤上旋 轉(zhuǎn)的同時，還可在機(jī)械研磨臂擺動下在下研磨盤上進(jìn)行水平移動。
16.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述單面擺臂式化學(xué)機(jī)械拋光中，采用下研 磨盤轉(zhuǎn)速每分鐘10-300轉(zhuǎn)；根據(jù)加工要求不同，選擇不同壓力，每片2英寸碳化硅單晶晶片 承受的壓力為3-10公斤。
17.按照權(quán)利要求16的方法，其特征在于，所述單面擺臂式化學(xué)機(jī)械拋光中，采用紅外 燈加熱，恒定溫度限定在10-100°C范圍內(nèi)。
18.按照權(quán)利要求16的方法，其特征在于，所述單面擺臂式化學(xué)機(jī)械拋光中，間斷地滴 加雙氧水來氧化腐蝕碳化硅單晶晶片表面，平均每隔2分鐘以上滴加一次，每次滴加量小 于20毫升。
19.按照權(quán)利要求16的方法，其特征在于，所述單面擺臂式化學(xué)機(jī)械拋光中，拋光磨料 為二氧化硅，平均粒度(D50)為10-100納米，以流液方式加入，每分鐘流液加入量小于200毫升。
20.按照權(quán)利要求16的方法，其特征在于，所述單面擺臂式化學(xué)機(jī)械拋光中，拋光時間 根據(jù)加工精度要求為4小時以上。
21.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述單面擺臂式化學(xué)機(jī)械拋光后，碳化硅單 晶晶片表面損傷層完全去除或者厚度小到不足以損害外延生長薄膜和體單晶質(zhì)量。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種通過機(jī)械研磨和化學(xué)拋光獲得高質(zhì)量單晶碳化硅表面的方法。該方法通過雙面研磨、單面擺臂式粗磨、單面擺臂式精磨、單面擺臂式化學(xué)機(jī)械拋光，實現(xiàn)單晶碳化硅表面點、線、面缺陷的去除，最大限度消除晶片表面缺陷和損傷層，從而獲得高質(zhì)量的單晶碳化硅晶片表面。
文檔編號B24B37/00GK102107391SQ200910243519
公開日2011年6月29日 申請日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者張賀, 彭同華, 王錫明, 胡伯清, 陳小龍, 黃青松 申請人:中國科學(xué)院物理研究所, 北京天科合達(dá)藍(lán)光半導(dǎo)體有限公司