一种用于碳化硅晶圆的抛光垫及抛光方法技术

本发明专利技术涉及一种用于碳化硅晶圆抛光垫及抛光方法，抛光垫由聚氨酯混合物

【技术实现步骤摘要】
一种用于碳化硅晶圆的抛光垫及抛光方法


[0001]本专利技术涉及碳化硅加工领域，尤其是涉及一种用于碳化硅晶圆的抛光垫及抛光方法
。

技术介绍

[0002]功率半导体一般由硅（
Si
）基础材料制成，但随着硅材料在电动汽车
、
铁路等需要高电压高电流的领域出现了发热
、
耗电量增加等缺点，以碳化硅（
SiC
）为基础材料制造的新一代电力半导体产品迅速崛起
。
[0003]单晶碳化硅具有超高硬度，其莫氏硬度高达
9.5
，且碳化硅具有极其稳定的化学性质，在常温下不与任何已知的强酸或强碱等化学试剂发生反应，其次碳化硅的压缩强度远大于其弯曲强度，材料具有较大的硬脆性，导致碳化硅加工难度巨大
。
[0004]碳化硅晶圆的生产工艺主要包括原料制备
、
晶体生长
、
晶圆加工和测试等环节
。
首先是原料制备，碳化硅晶圆的原料主要是高纯度的硅和碳，需要经过粉碎
、
混合
、
压制等工艺制备成为均匀的粉末
。
然后是晶体生长，碳化硅晶圆的生长方法主要有物理气相沉积法和热解法两种，物理气相沉积法是将气态的碳化硅原料在高温下沉积在晶圆上，热解法则是将碳化硅原料在高温下分解成碳和硅，再在晶圆上生长
。
晶体生长过程中需要控制温度
、
气氛
、
压力等参数
,
以获得高质量的碳化硅晶圆
。
[0005]碳化硅晶体生长完成后，需要进行碳化硅晶圆加工，主要包括切割
、
抛光
、
清洗等工艺，以获得平整
、
光滑的晶圆表面
。
最后对碳化硅晶圆进行电学
、
光学等测试，以确保晶圆的质量符合要求
。
碳化硅抛光通过串联多个化学机械抛光工艺（
CMP
）实现，逐步提高碳化硅晶圆的加工精度
、
改善碳化硅晶圆的表面质量，得到超光滑的碳化硅晶圆
。
[0006]中国专利申请
202211724348.6
公开了一种8英寸以上碳化硅衬底低应力加工方法，该方法将激光剥离碳化硅减薄片依次进行三次抛光处理得到所需的抛光片，第一次抛光为粗抛，粗抛抛光垫为聚氨酯，得到第一抛光晶片；再进行第二次抛光，抛光垫为无纺布，得到第二抛光晶片；第三次抛光为精抛过程，精抛抛光垫为阻尼布，得到所需的抛光片
。
[0007]聚氨酯抛光垫的硬度和密度较大，容易刮伤碳化硅晶圆表面，一般作为粗抛抛光垫，具有较高的平坦性
。
无纺布抛光垫能够磨出一定程度的平坦性和平滑性，一般作为抛光垫，但是现有无纺布抛光垫由长纤维构成，在抛光过程中，纤维部分在高压力下可能产生应力集中，因而导致中抛后表面缺陷明显，精抛无法修复，最终达不到碳化硅晶圆的精度要求，因此有必要研发新的抛光垫，进而提高碳化硅晶圆的抛光效率和抛光精度
。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于碳化硅晶圆的抛光垫及抛光方法，提高碳化硅的抛光效率和抛光效果
。
[0009]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0010]一种用于碳化硅晶圆的抛光垫，所述抛光垫由聚氨酯混合物
、
固化剂和中空微球
体为原料混合固化形成，所述抛光垫的表面形成多个毛刷状凸起，所述抛光垫的邵氏硬度满足以下关系：
2A2≤A1≤5A2，其中
A1为所述抛光垫的邵氏硬度数值，
A2为所述碳化硅晶圆的莫氏硬度数值；
[0011]所述毛刷状凸起的平均剖面积满足以下关系：
S=
α
；
[0012]其中，
S
为所述毛刷状凸起的平均剖面积，单位为
μ
m2，
α
为剖面积常数，
α
满足以下关系：
0.2≤
α
≤1
，
D
为所述中空微球体的平均粒径，单位为
μ
m。
[0013]在其中一些实施例中，所述毛刷状凸起的平均长度满足以下关系：
β
；
[0014]其中，
L
为所述毛刷状凸起的平均长度，单位为
μ
m
，
β
为长度常数，
β
满足以下关系：
0.5≤
β
≤1.5
，
D
为所述中空微球体的平均粒径，单位为
μ
m。
[0015]在其中一些实施例中，所述中空微球体的平均粒径为5μ
m~200
μ
m。
[0016]在其中一些实施例中，所述毛刷状凸起的平均剖面积为5μ
m2~40000
μ
m2，所述毛刷状凸起的平均长度为7μ
m~300
μ
m 。
[0017]在其中一些实施例中，所述毛刷状凸起的密度满足以下关系：
ρ
=
γ
；
[0018]其中，
ρ
所述毛刷状凸起的密度，单位为个
/
μ
m2，为
γ
为密度常数，
γ
满足以下关系：
1000≤
γ
≤4000
，
M
为所述中空微球体在所述抛光垫中的质量百分比
。
[0019]在其中一些实施例中，所述聚氨酯预聚物的质量百分比为
50%~89%
，所述固化剂的质量百分比为
10%~40%
，所述中空微球体的质量百分比为
0.1%~20%。
[0020]在其中一些实施例中，所述毛刷状凸起的密度为
100~200
个
/
μ
m2。
[0021]在其中一些实施例中，所述毛刷状凸起的在
50℃、
干燥条件下的储能模量为
10MPa~100MPa
，所述毛刷状凸起的压缩比为
5%~10%。
[0022]在其中一些实施例中，所述抛光垫的邵氏硬度为
15HD~40HD
，所述抛光垫的密度为
0.58g/cm3~0.85g/cm3。
[0023]一种用于碳化硅晶圆的抛光方法，包括如下步骤：
[0024]采用一次抛光垫对碳化硅进行第一次抛光，得到一次抛光碳化硅，所述一次抛光垫的邵氏硬度不小于
45HD
；
[0025]采用二次抛光垫对所述一次抛光碳化硅进行第二次抛光，得到二次抛光碳化硅，所述二次抛光垫由聚氨酯混合物
、...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于碳化硅晶圆的抛光垫，其特征在于，用于碳化硅晶圆的第二次抛光过程，所述抛光垫由聚氨酯混合物
、
固化剂和中空微球体为原料混合固化形成，所述抛光垫的表面形成多个毛刷状凸起，所述抛光垫的邵氏硬度数值满足以下关系：
2A2≤A1≤5A2，其中
A1为所述抛光垫的邵氏硬度数值，
A2为所述碳化硅的莫氏硬度数值；所述毛刷状凸起的平均剖面积满足以下关系：
S=
α
；其中，
S
为所述毛刷状凸起的平均剖面积，单位为
μ
m2，
α
为剖面积常数，
α
满足以下关系：
0.2≤
α
≤1
，
D
为所述中空微球体的平均粒径，单位为
μ
m。2.
根据权利要求1所述的一种用于碳化硅晶圆的抛光垫，其特征在于，所述毛刷状凸起的平均长度满足以下关系：
β
；其中，
L
为所述毛刷状凸起的平均长度，单位为
μ
m
，
β
为长度常数，
β
满足以下关系：
0.5≤
β
≤1.5
，
D
为所述中空微球体的平均粒径，单位为
μ
m。3.
根据权利要求2所述的一种用于碳化硅晶圆的抛光垫，其特征在于，所述中空微球体的平均粒径为5μ
m~200
μ
m。4.
根据权利要求2所述的一种用于碳化硅晶圆的抛光垫，其特征在于，所述毛刷状凸起的平均剖面积为5μ
m2~40000
μ
m2，所述毛刷状凸起的平均长度为7μ
m~300
μ
m。5.
根据权利要求1所述的一种用于碳化硅晶圆的抛光垫，其特征在于，所述毛刷状凸起的密度满足以下关系：
ρ
=
γ
；其中，
ρ
所述毛刷状凸起的密度，单位为个
/
μ
m2，为
γ
为密度常数，
γ
满足以下关系：
1000≤
γ
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张莉娟，
申请(专利权)人：上海芯谦集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：