碳化硅晶圆电化学研磨盘制造技术

本发明专利技术涉及半导体研磨加工技术领域，具体地涉及一种碳化硅晶圆电化学研磨盘，研磨盘的研磨面上开设若干间隔设置的反应槽，反应槽内设置放电电极，放电电极通电在研磨晶圆时对晶圆表面进行放电。通过设置于研磨盘中的电极间放电，释放出高能离子与瞬间高温，产生大量等离子体、氢基、羟基、自由基等。利用放电生成的高氧化性物质加速碳化硅表面的氧化，在碳化硅基板表面产生化学反应，生成氧化层。然后再用研磨面配合研磨液内的磨料去除氧化层。研磨面配合研磨液内的磨料去除氧化层。研磨面配合研磨液内的磨料去除氧化层。

【技术实现步骤摘要】
碳化硅晶圆电化学研磨盘


[0001]本专利技术涉及半导体研磨加工
，具体地涉及一种碳化硅晶圆电化学研磨盘。

技术介绍

[0002]功率半导体碳化硅，作为次世代光电子产业关键材料，具有高禁带宽、耐腐蚀、高硬度、高热传导率和高击穿场强等优良的物化及电子特性，已广泛应用于新能源汽车、大功率电器、5G通讯网络以及航空航天等尖端科技领域。
[0003]目前，在碳化硅晶圆超精密加工中，最终阶段，主要采用化学机械抛光工艺。但是，由于碳化硅材料硬度仅次于金刚石、物理化学特性极为稳定，属于硬脆型难加工材料，材料去除效率低，基板表面划伤难以去除，大幅增加了抛光时间及耗材成本，严重制约了碳化硅产业的快速发展。
[0004]碳化硅的化学机械抛光原理是利用抛光液中化学成分对碳化硅表面进行氧化，再利用抛光磨粒机械摩擦将氧化层去除，不断循环达到材料去除的目的，但碳化硅化学性能稳定，表层氧化效率低下，无法满足抛光过程中化学反应与机械去除的平衡，从而造成加工效率和品质低下。
[0005]通过提升碳化硅表面化学反应，提高氧化层的生成效率，是有效提高材料去除效率的方法和手段。现有技术中也有将整个晶圆和研磨液都置于一个通电场所中，利用电流催化的方式来加快碳化硅的氧化和研磨速率。但是这种方式一方面耗电量较大，而且整个装置结构复杂。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的上述不足或缺陷，本专利技术提供一种碳化硅晶圆电化学研磨盘，以及使用该研磨盘的一种碳化硅晶圆研磨装置。该研磨盘用电化学的方法，加快碳化硅晶圆表面的氧化，从而加快研磨速度。
[0007]本专利技术的目的为了克服碳化硅晶圆，硬度高加工速度慢，氧化困难的问题，本专利技术提供了一种碳化硅晶圆电化学研磨盘。
[0008]碳化硅晶圆电化学研磨盘，研磨盘的研磨面上开设若干间隔设置的反应槽，反应槽内设置放电电极，放电电极通电在研磨晶圆时对晶圆表面进行放电。
[0009]优选的，反应槽内充盈研磨液，放电电极才研磨液内放电；所述研磨液为电解液和磨料的混合物。
[0010]优选的，放电电极的正负两个电极为一对，正负两个电极分别设置在反应槽的两侧；电极距离晶圆表面间距10微米
‑
1000微米。
[0011]优选的，所述电极为杆状的金属，电极横置在反应槽内，反应槽内的正负两个电极的放电端相对设置。
[0012]优选的，电极的材质为铁、铁合金、金、铂金、铝、铜、银。
[0013]优选的，反应槽的两侧开设有贯穿研磨盘的安装孔，电极远离放电端的另一端连接导电柱，导电柱固定安装在安装孔内；导电柱和安装孔的侧壁上设置密封环用于防止研磨料渗漏。通孔和导电柱轴向设置，导电柱和电极一个材料弯折成L形状。
[0014]优选的，研磨盘上的电极放电方式为脉冲放电，放电电压为220V
‑
2KV，单次放电时间控制在1ms
‑
30ms。
[0015]优选的，研磨盘外侧设置有固定不动的开关，在研磨盘的周面上间隔设置若干用于触发开关的触点，研磨盘转动触点触发开关时，电极通电并且放电。
[0016]优选的，当被研磨的晶圆直径小于6英寸且单片研磨的前提下，每次放电仅对研磨盘上经过其任意某一直径上的反应槽内的电极进行通放电；当被研磨晶圆直径大于等于6英寸或多片研磨的前提下，每次放电则对研磨盘上所有的反应槽内的电极进行通放电。
[0017]优选的，反应槽均布设置在研磨盘的研磨面上，或者反应槽呈放射状设置在研磨面上。
[0018]本专利技术一种碳化硅晶圆电化学研磨盘，通过设置于研磨盘中的电极间放电，释放出高能离子与瞬间高温，产生大量等离子体、氢基、羟基、自由基等。利用放电生成的高氧化性物质加速碳化硅表面的氧化，在碳化硅基板表面产生化学反应，生成氧化层。然后再用研磨面配合研磨液内的磨料去除氧化层。
[0019]具体地在研磨盘的研磨面上设置反应槽，反应槽一方面用来容纳电极，同时也给电极的放电，离子体、氢基、羟基、自由基的生成，以及碳化硅晶圆的氧化反应提供了反应场所。另一方面设置的反应槽可以容纳研磨液，促进研磨液在研磨面上的流动，让新的研磨液不断的进入到研磨盘研磨面的中心部位。
[0020]同时放电过程中电极本身也会逐渐被烧蚀，被烧蚀剥离的电极材料也需要容纳在反应槽内避免划伤晶圆和研磨盘，然后烧蚀剥离的电极材料再随着研磨液的流动被带出反应槽。
附图说明
[0021]图1是本专利技术一种实施方式的立体图；
[0022]图2是图1中另外一个方向的立体图；
[0023]图3是开关的立体图；
[0024]图4是电极的立体图。
[0025]附图标记说明
[0026]1‑
研磨盘，1a
‑
研磨面；
[0027]2‑
反应槽；
[0028]3‑
电极，3a
‑
导电柱；
[0029]4‑
电极座；
[0030]5‑
开关；
[0031]6‑
触点。
具体实施方式
[0032]以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体
实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。
[0033]在本专利技术中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指在装配使用状态下的方位。“内、外”指相对于各部件本身轮廓的内、外。
[0034]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0035]为了解决为了克服碳化硅晶圆，硬度高加工速度慢，氧化困难的问题，本专利技术提出了一种碳化硅晶圆电化学研磨盘。
[0036]碳化硅晶圆电化学研磨盘，其特征在于，研磨盘1的研磨面1a上开设若干间隔设置的反应槽2，反应槽2内设置放电电极3，放电电极3通电在研磨晶圆时对晶圆表面进行放电。
[0037]这里的反应槽2本身的截面形状并无过多要求可以是向下开口的半圆形或者是矩形凹槽，反应槽2只需要能容纳电极3，并且保持研磨液从反应槽2内流动即可。具体参数可以根据电极3类型和研磨液浓度计算确定。电极3一般成对设置一个一正一负。电极3通电后，放电现象在一对电极3之间产生。同一对电极3设置在同一个反应槽2内。也让放电产生的高氧化性物质例如等离子体、氢基、羟基、自由基，在反应槽2内和晶圆接触并氧化晶圆的表面。研磨盘1的其他位置为研磨部分，用于和晶圆接触并打磨晶圆的表面。
[0038]所以在研磨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.碳化硅晶圆电化学研磨盘，其特征在于，研磨盘(1)的研磨面(1a)上开设若干间隔设置的反应槽(2)，反应槽(2)内设置放电的电极(3)，放电电极(3)通电在研磨晶圆时对晶圆表面进行放电。2.根据权利要求1所述的碳化硅晶圆电化学研磨盘，其特征在于，反应槽(2)内充盈研磨液，放电电极(3)在研磨液内放电；所述研磨液为电解液和磨料的混合物。3.根据权利要求1所述的碳化硅晶圆电化学研磨盘，其特征在于，正负两个电极(3)为一对，正负两个电极(3)分别设置在反应槽(2)的两侧；电极(3)距离晶圆表面间距10微米
‑
1000微米。4.根据权利要求3所述的碳化硅晶圆电化学研磨盘，其特征在于，所述电极(3)为杆状的金属，电极(3)横置在反应槽(2)内，反应槽(2)内的正负两个电极(3)的放电端相对设置。5.根据权利要求4所述的碳化硅晶圆电化学研磨盘，其特征在于，电极(3)的材质为铁、铁合金、金、铂金、铝、铜、银。6.根据权利要求4所述的碳化硅晶圆电化学研磨盘，其特征在于，反应槽(2)的两侧开设有贯穿研磨盘(1)的安装孔，电极(3)远离放电端的另一端连接导电柱(3a)，导电柱(3a)固定安装在安装...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹涛，赵盼盼，冯凯萍，石栋，赵天晨，郁炜，商宏烨，袁康程，高昊冉，
申请(专利权)人：衢州学院，
类型：发明
国别省市：