一种无磨粒碳化硅抛光液及其制备方法和应用与流程

本发明涉及碳化硅晶圆表面抛光的，尤其涉及一种无磨粒碳化硅抛光液及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着半导体工业的飞速发展，电子器件尺寸缩小，要求硅、碳化硅以及其他半导体晶片表面平整度达到纳米级。传统的平坦化技术，仅可实现局部平坦化，而化学机械抛光技术(cmp)不仅可以实现全局平坦化，而且在加工性能和速度上均优于传统的平坦化技术。

2、化学机械抛光技术就是用化学腐蚀和机械力对加工过程中的硅晶圆或其他衬底材料进行表面平滑处理；在化学腐蚀过程中，抛光液中的化学物质和硅、碳化硅以及其他半导体材料表面发生化学反应，生产比较容易除去的物质，进一步通过机械力，除去化学反应过程中所生成的物质。

3、由于碳化硅以机械强度高，化学惰性著称，为加快抛光效率，普遍使用研磨剂。但研磨剂在抛光过程中容易对抛光工件表面造成划伤，影响抛光表面品质以及后道器件产品的品质。

技术实现思路

1、鉴于以上现有技术的不足之处，本发明的一个方面是提供了一种无磨粒碳化硅抛光液，以解决现有碳化硅抛光液存在抛光效率低、表面划伤等问题，提高晶圆表面切削率和表面质量。

2、为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种无磨粒碳化硅抛光液，所述碳化硅抛光液由液体载体、电解质、氧化剂与ph调节剂组成，且所述碳化硅抛光液不含磨粒，且所述碳化硅抛光液的ph值为2～5。

4、作为优选的技术方案，所述液体载体为水、含羟基官能团的水溶性液体中的一种或多种物质。

5、作为优选的技术方案，所述液体载体在碳化硅抛光液中的质量浓度为80～98％wt。

6、作为优选的技术方案，所述含羟基官能团的水溶性液体为醇类物质。

7、作为优选的技术方案，所述电解质为金属化合物和/或金属盐。

8、作为优选的技术方案，所述电解质的金属化合物是碱金属化合物、碱土金属化合物、过渡金属化合物、稀土金属化合物中的至少一种。作为优选的技术方案，所述电解质的金属化合物质量浓度为0.01～10％wt。所述电解质的金属盐是碱金属盐、碱土金属盐、过渡金属盐、稀土金属盐中的至少一种。作为优选的技术方案，所述电解质的金属盐质量浓度为0.01～10％wt。

9、作为优选的技术方案，所述氧化剂为羟胺、双氧水、过氧醋酸、过硫酸盐、过碳酸盐、硫代硫酸及其盐类、高锰酸以及盐类、高铁酸以及盐类、高碘酸以及盐类中的一种或多种物质。

10、作为优选的技术方案，所述氧化剂浓度在在碳化硅抛光液中的质量浓度为0.5～20％wt。

11、作为优选的技术方案，所述ph调节剂为与液体载体相溶的酸或强酸弱碱盐；优选地，所述酸为醋酸、丙酸、丙二酸、甲酸、硝酸、盐酸、硫酸、磷酸中的至少一种；优选地，所述强酸弱碱盐为硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐中的至少一种。

12、本发明的另外一方面是提供一种如上述的无磨粒碳化硅抛光液的制备方法，所述制备方法的步骤为：称取固定含量的液体载体，加入电解质，搅拌均匀，再加入氧化剂，继续搅拌混合均匀，采用ph调节剂调节ph值为2～5，得到所述碳化硅抛光液。

13、本申请的另外一方面是应用如上述的无磨粒碳化硅抛光液，所述碳化硅抛光液用于含硅以及含硅化合物晶圆的表面抛光。尤其适用于超精密光学器件、半导体功率器件的表面抛光。

14、本发明的有益效果：

15、本发明的碳化硅抛光液，通过电解质改变表面电荷特性，促进氧化剂的氧化活性，解决了抛光工件表面被磨粒损伤问题，提升了碳化硅表面品质。

16、本发明的碳化硅抛光液，具有切削率高，表面质量稳定，循环使用寿命长的优点，尤其适用于难加工的含硅表面的超精密光学器件或半导体功率器件的表面抛光。

17、本发明的碳化硅抛光液，无挥发性问题，易于长期储存，是理想的半导体化合物晶圆制造的亚纳米级光洁度的碳化硅抛光液材料。

技术特征：

1.一种无磨粒碳化硅抛光液，其特征在于，所述碳化硅抛光液由液体载体、电解质、氧化剂与ph调节剂组成，且所述碳化硅抛光液不含磨粒，且所述碳化硅抛光液的ph值为2～5。

2.如权利要求1所述的无磨粒碳化硅抛光液，其特征在于，所述液体载体为水、含羟基官能团的水溶性液体中的一种或多种物质。

3.如权利要求2所述的无磨粒碳化硅抛光液，其特征在于，所述含羟基官能团的水溶性液体为醇类物质。

4.如权利要求1所述的无磨粒碳化硅抛光液，其特征在于，所述电解质为金属化合物和/或金属盐。

5.如权利要求4所述的无磨粒碳化硅抛光液，其特征在于，所述电解质的金属化合物是碱金属化合物、碱土金属化合物、过渡金属化合物、稀土金属化合物中的至少一种；所述电解质的金属盐是碱金属盐、碱土金属盐、过渡金属盐、稀土金属盐中的至少一种。

6.如权利要求1所述的无磨粒碳化硅抛光液，其特征在于，所述氧化剂为羟胺、双氧水、过氧醋酸、过硫酸盐、过碳酸盐、硫代硫酸及其盐类、高锰酸以及盐类、高铁酸以及盐类、高碘酸以及盐类中的一种或多种物质。

7.如权利要求1述的无磨粒碳化硅抛光液，其特征在于，所述氧化剂浓度在在碳化硅抛光液中的质量浓度为0.5～20％wt。

8.如权利要求1所述的无磨粒碳化硅抛光液，其特征在于，所述ph调节剂为与液体载体相溶的酸或强酸弱碱盐；优选地，所述酸为醋酸、丙酸、丙二酸、甲酸、硝酸、盐酸、硫酸、磷酸中的至少一种；优选地，所述强酸弱碱盐为硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐中的至少一种。

9.一种如权利要求1～8任一项所述的无磨粒碳化硅抛光液的制备方法，其特征在于，所述制备方法的步骤为：称取固定含量的液体载体，加入电解质，搅拌均匀，再加入氧化剂，继续搅拌混合均匀，采用ph调节剂调节ph值为2～5，得到所述碳化硅抛光液。

10.应用如权利要求1～8任一项所述的无磨粒碳化硅抛光液，其特征在于，所述碳化硅抛光液用于含硅以及含硅化合物晶圆的表面抛光。

技术总结本发明公开了一种无磨粒碳化硅抛光液，其由液体载体、电解质、氧化剂与pH调节剂组成，且所述碳化硅抛光液不含磨粒，且所述碳化硅抛光液的pH值为2～5。本发明的无磨粒碳化硅抛光液，不仅具有切削率高，表面质量稳定，以及循环使用寿命长等优点，而且易于长期储存，尤其适用于难加工的碳化硅表面的超精密光学器件或半导体功率器件的表面抛光。技术研发人员：李英其受保护的技术使用者：宁波赢晟新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15