超硬半導體材料拋光方法
【專利摘要】本發明涉及一種超硬半導體材料拋光方法，通過參數非常接近的粗拋、精拋、化學機械拋光三個拋光工藝流程，可使被加工的超硬半導體材料獲得極低表面粗糙度且具有原子臺階表面。本發明僅使用三個工藝，大大簡化了超硬材料的拋光流程，降低了成本，保證了加工質量的一致性和穩定性，提高了成品率。
【專利說明】 超硬半導體材料拋光方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及屬于半導體材料加工及器件制備領域，具體涉及一種超硬半導體材料拋光方法，尤其是一種能夠獲得具有原子臺階表面的超硬半導體材料(例如Sic、A1203)拋光方法。
【背景技術】
[0002]氧化鋁(A1203)、碳化硅(SiC)、氮化鋁(AlN)和氮化鎵(GaN)等超硬半導體材料是寬禁帶半導體的重要代表，較傳統半導體他們普遍具有禁帶寬度大，擊穿場強高，熱導率大，電子飽和漂移速度高，抗輻射能力強和良好化學穩定性等優越性質，成為繼硅、鍺、砷化鎵之后制造新一代微電子器件和電路的關鍵半導體材料。Al203、SiC、AlN等在制作大功率微波器件、耐高溫和抗輻照器件方面具有得天獨厚的優勢，是實現大功率微波與高溫抗輻射相結合的理想材料，是微電子、電力電子、光電子等高新技術以及國防工業、信息產業、機電產業和能源產業等支柱產業進入二十一世紀后賴以發展的關鍵基礎材料。同時，由于A1203、SiC,AlN與制作大功率微波、電力電子、光電子器件的重要材料GaN之間具有非常小的晶格失配和熱膨脹系數差，使得它們成為新一代寬禁帶半導體器件的重要襯底材料。
[0003]無論是Al203、SiC、AlN等作為直接的器件制備材料，還是以之為襯底的外延器件，超硬半導體材料(如SiC、Al203、AlN)的表面處理質量直接影響最終制備的器件的性能。所以要求加工得到的超硬半導體材料(如SiC、Al203、AlN)具有非常好質量的表面。傳統的超硬半導體材料(如SiC、A1203、AlN)表面加工方法大都具有顯著的表面損傷層，對直接的器件制備和GaN的外延都有一定的影響。
[0004]CN 101602185 B公開一種碳化娃單晶表面的多級化學機械拋光方法,其米用多級化學腐蝕作用和機械研磨作用相結合的工藝，可在一定程度上較低材料表面的損傷。
[0005]CN 101966689 A公開一種大直徑4H_SiC碳面的表面拋光方法,其依次包括機械拋光、化學機械拋光。其采用于PH小于5的酸性拋光液來代替傳統的堿性拋光液，最終降低了材料表面的損傷。
[0006]上述兩種方法或通過多級化學機械拋光，或采用酸性拋光液可在一定程度上較低材料表面的損傷，然而這兩種方法均未能完全去除材料表面的損傷層。而且這兩種方法中涉及的拋光壓力均較大。
[0007]因此完全去除SiC、Al2O3表面的損傷層，獲得了接近理想晶格排列的具有原子臺階的表面對以SiC、A1203單晶為基礎的器件和外延制備具有非常重要的意義。
[0008]此外，傳統的超硬半導體材料(如SiC、Al203)拋光技術一方面對于不同的材料所采用的工藝、設備，甚至所采用的各種用料都完全不同，比如現有報道的SiC和Al2O3的拋光工藝就完全不同，在同一設備上同時使用這兩種不同的拋光工藝，可能對機器及拋光效率都帶來很大影響。這樣對于一個同時完成這兩種晶體材料加工的部門而言增加了很多困難；另一方面，傳統工藝未能很好的匹配粗拋、精拋和化學機械拋光工藝，使得即使經過化學機械拋光得到的超硬半導體材料(如SiC、Al2O3)表面仍具有劃痕和亞表面損傷層。因此提供 一種能對大部分甚至所有超硬半導體材料都適用的拋光工藝也具有重大意義。

【發明內容】

[0009]面對現有技術存在的上述問題，本發明人在充分理解超硬半導體材料拋光原理的基礎上，并經過銳意的研究發現通過參數非常接近的粗拋、精拋、化學機械拋光三個拋光工藝流程，即可使被加工的超硬半導體材料(如SiC、Al203)獲得具有極低表面粗糙度且具有原子臺階表面。
[0010]在此，本發明提供一種超硬半導體材料拋光方法，包括:粗拋光:超硬半導體材料采用PH值為3至11、濃度為3%至50%、粒徑為1.5 μ m至6 μ m的金剛石拋光液進行拋光，控制拋光壓力為2g/cm2至20g/cm2,拋光盤轉速為30rpm至90rpm ;精拋光:對經粗拋光的超硬半導體材料采用采用PH值為3至11，濃度為3%至50%，粒徑為0.5μπι至3μπι的金剛石拋光液進行拋光，控制拋光壓力為2g/cm2至20g/cm2,拋光盤轉速為30rpm至90rpm ;以及化學機械拋光:對經精拋光的超硬半導體材料采用PH值為4.5至10，濃度為3%至30%，粒徑為IOnm至IOOnm的硅溶膠，以H2O2和硅溶膠之比為1:5至1:25的比例范圍加入H2O2，進行混合攪拌得到的溶液作為拋光液進行拋光，控制拋光壓力為2g/cm2至15g/cm2，拋光盤轉速為 50rpm 至 lOOrpm。
[0011]本發明通過匹配粗拋和精拋工藝，匹配精拋和化學機械拋光工藝，同時完美的匹配了化學機械拋光中的轉速、拋光布、硅溶膠的機械作用與H2O2的化學刻蝕作用。一方面找到了一種接近普適的超硬半導體材料(如SiC、A1203)的拋光方法；另一方面獲得了接近超硬半導體材料(如SiC、A1203)表面自然解理面的顯露原子層臺階的化學機械拋光表面。
[0012]此外，相對CN 101966689 A和CN 101602185 B公開的方案，本發明通過參數非常接近的粗拋、精拋、化學機械拋光三個拋光工藝流程，即可完全去除SiC、Al2O3表面的損傷層，使被加工的超硬半導體材料獲得無劃痕，具有極低表面粗糙度且具有原子臺階表面，僅使用三個工藝，大大簡化了超硬材料的拋光流程，降低了成本，保證了加工質量的一致性和穩定性，提高了成品率。另外，本發明精拋、化學機械拋光三個拋光工藝所用的拋光壓力均較小，較小的壓力對保持半導體材料的面形，獲得小的彎曲和高的平整度有重要作用。
[0013]在本發明中，所述粗光拋、精光拋和化學機械拋光可采用拋光布進行，操作簡便。又，所用的拋光布的邵氏硬度可為30至90。
[0014]又，所述粗拋光的時間優選在30分鐘以上且在5小時以下；所述精拋光的時間優選在I小時以上且在5小時以下；所述化學機械拋光的時間優選在3小時以上且在20小時以下。
[0015]在一個優選的實施例中，在在所述化學機械拋光的過程中以H2O2和硅溶膠之比為1:10加入H202。該比例的H2O2加入硅溶膠能達到較優化的化學機械拋光結果，太過多或過少的加入量有可能在材料表面留下損傷層。
[0016]又，本發明的方法還可以包括在進行所述粗拋光之前，對超硬半導體材料進行加工處理使用于粗拋光的超硬半導體材料滿足晶片厚度在250 μ m至1000 μ m,線痕深度小于10 μ m,晶片翹曲度小于50 μ m,并且晶片厚度不均勻性小于30 μ m，所述加工處理包括切割和/或研磨。
[0017]其中，所述超硬半導體材料的加工面可以是(0001)面、(01-10)面和(11-20)面。所述超硬半導體材料的晶片方向與(OOOI)面、(O1-10 )面和(11 -20 )面的夾角可為O至15度。
[0018]本發明的方法涉及的超硬半導體材料可為碳化硅、氧化鋁或氮化鋁。本發明對以SiC、Al2O3單晶為基礎的器件和外延制備具有非常重要的意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發明獲得具有原子臺階表面的超硬半導體材料拋光方法的工藝流程示意圖；
圖2為通過本發明的方法拋光得到的典型的具有原子臺階的SiC表面；
圖3為通過本發明的方法拋光得到的典型的具有原子臺階的Al2O3表面；
圖4-11示出通過本發明的方法拋光得到的典型的具有原子臺階的SiC表面。
【具體實施方式】
[0020]結合附圖并參照下述實施方式進一步說明本發明，應理解，下述實施方式僅用于說明本發明，而非限制本發明。
[0021]參見圖1，其示出本發明獲得具有原子臺階表面的超硬半導體材料拋光方法的工藝流程示意圖。
[0022]如圖1的“來片”步驟所示，通過切割和/或研磨對超硬半導體材料(如SiC、Al203)進行加工，使其滿足基本參數(晶片厚度在250 μ m至1000 μ m,線痕深度小于10 μ m,晶片翹曲度小于50 μ m,晶片厚度不均勻性`小于30 μ m)。例如經過線切割得到的晶片，使晶片厚度在250 μ m至1000 μ m,線痕深度小于10 μ m,晶片翹曲度小于50 μ m,晶片厚度不均勻性小于30 μ m。又，例如經過研磨的晶片(例如雙面磨后晶片)，使晶片厚度在250 μ m至1000 μ m，表面粗糙度值小于?ο μ m,晶片翹曲度小于50 μ m,晶片厚度不均勻性小于30 μ m。應理解，可以既進行切割加工又進行研磨加工，例如先切割后再研磨，或者先研磨后再切割。切割和/或研磨的工藝可以采用現有技術公知的方案，在這里不再累述。
[0023]又，如圖1的“粗拋”步驟所示，對上述步驟提供的所述超硬半導體材料晶片，采用PH值為3至11，濃度為3%至50%，粒徑為1.5 μ m至6 μ m的金剛石拋光液進行拋光，優選采用拋光布(所用拋光布的邵氏硬度可為30至90)，控制拋光壓力為2g/cm2至20g/cm2，拋光盤轉速為30rpm至90rpm。
[0024]接著，如圖1的“精拋”步驟所示，對上述步驟加工后的晶片，采用PH值為3至11，濃度為3%至50%,粒徑為0.5μηι至3μηι的金剛石拋光液進行拋光,優選米用拋光布(所用拋光布的邵氏硬度可為30至90),控制拋光壓力為2g/cm2至20g/cm2,拋光盤轉速為30rpm至 90rpm。
[0025]最后，如圖1的“化學機械拋光”步驟所示，對上述步驟加工后的晶片，采用PH值為4.5至10，濃度為3%至30%，粒徑為IOnm至IOOnm的硅溶膠，以H2O2和硅溶膠之比為1:5至1:25 (優選1:10)加H2O2,并進行混合攪拌得到的溶液作為拋光液進行拋光，優選采用拋光布(所用拋光布的邵氏硬度可為30至90)，控制拋光壓力為2g/cm2至15g/cm2，拋光盤轉速為 50rpm 至 lOOrpm。
[0026]上述方法可適用于大部分甚至所有超硬半導體材料，例如通過上述方法可得到得具有原子臺階表面的SiC和Al2O3晶體。例如圖2示出通過本發明的方法拋光得到的典型的具有原子臺階的SiC表面。圖3示出通過本發明的方法拋光得到的典型的具有原子臺階的Al2O3表面。
[0027]下面進一步例舉實施例以詳細說明本發明的示例合成工藝。應理解，下述實施例是為了更好地說明本發明，而非限制本發明。采用的原料、試劑可以通過購買市售原料或傳統化學轉化方式合成制得。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照常規條件，例如是《貝爾斯坦有機化學手冊》(化學工業出版社，1996年)中的條件，或按照制造廠商所建議的條件。除非特別說明，比例和百分比基于摩爾質量。除非另有定義或說明，本文中所使用的所有專業與科學用語與本領域技術熟練人員所熟悉的意義相同。此外任何與所記載內容相似或等同的方法及材料皆可應用于本發明方法中。本發明的其他方面由于本文的公開內容，對本領域的技術人員而言是容易理解的。雖然下述實施例僅示出SiC和Al2O3半導體材料的拋光方法，但應理解，本發明可以以多種不同的形式體現出來，而不應當理解為受限于在此給出的實施例。恰恰相反，提供這些實施例是為了使公開更加徹底和完備，以便將本發明的范圍完全傳遞給本領域的技術人員。例如其他的超硬半導體材料，如AIN、GaN等也可采用類似的方法進行拋光。又，盡管下述實施例示出了具體的示例拋光液的PH值、濃度，金剛石的粒徑、硅溶膠的粒徑、H2O2的加入量，拋光布的邵氏硬度、拋光壓力和拋光時間，但也應理解,這僅是示例的,本發明的方法的上述參數可以在本發明示出的范圍內變動。
[0028]實施例1
對經過線切割的，厚度為450 ± 10 μ m，線痕深度小于10 μ m，翹曲度小于50 μ m,厚度不均勻性小于30 μ m的超硬半導體材料SiC晶片采用本發明所述的工藝進行拋光:首先，采用PH值為7.0，濃度為20%，粒徑為5μπι的金剛石拋光液，采用邵氏硬度為70的拋光布，控制拋光壓力為5g/cm2，拋光盤轉速為80rpm，進行粗拋光5小時。之后采用PH值為7.0，濃度為20%，粒徑為2 μ m的金剛石拋光液，采用邵氏硬度為60拋光布，控制拋光壓力為5g/cm2，拋光盤轉速為70rpm，進行精拋光5h。接著，采用PH值為9.5，濃度為15%，粒徑為30nm的硅溶膠，并加入H2O2以1:10 (H2O2與硅溶膠之比)進行混合攪拌得到的溶液作為拋光液，采用邵氏硬度為70拋光布，控制拋光壓力為5g/cm2，拋光盤轉速為60rpm，進行化學機械拋光10 h。得到具有原子臺階的SiC表面，均方根粗糙度RMS〈0.15nm，顯微鏡檢查無劃痕，如圖2所示。
[0029]實施例2
對經過線切割的，厚度為450 ± 10 μ m，線痕深度小于10 μ m，翹曲度小于50 μ m,厚度不均勻性小于30 μ m的超硬半導體材料Al2O3晶片采用本發明所述的工藝進行拋光:首先，采用PH值為7.0，濃度為20%，粒徑為5 μ m的金剛石拋光液，采用邵氏硬度為70的拋光布，控制拋光壓力為5g/cm2，拋光盤轉速為80rpm，進行粗拋光5小時。之后采用PH值為7.0，濃度為20%，粒徑為2 μ m的金剛石拋光液，采用邵氏硬度為60拋光布，控制拋光壓力為5g/cm2，拋光盤轉速為70rpm，進行精拋光5h。接著，采用PH值為9.5，濃度為15%，粒徑為30nm的硅溶膠，并加入H2O2以1:10 (H2O2與硅溶膠之比)進行混合攪拌得到的溶液作為拋光液，采用邵氏硬度為70拋光布，控制拋光壓力為5g/cm2，拋光盤轉速為60rpm，進行化學機械拋光10 h。得到具有原子臺階的Al2O3表面，均方根粗糙度RMS〈0.15nm，顯微鏡檢查無劃痕，如圖3所示。[0030]實施例3
對經過線切割的，厚度為450 ± 10 μ m，線痕深度小于10 μ m，翹曲度小于50 μ m,厚度不均勻性小于30 μ m的超硬半導體材料SiC晶片采用本發明所述的工藝進行拋光:首先，采用PH值為3.0，濃度為3%，粒徑為1.5 μ m的金剛石拋光液，采用邵氏硬度為70的拋光布，控制拋光壓力為2g/cm2，拋光盤轉速為30rpm，進行粗拋光7小時。之后采用PH值為7.0，濃度為20%，粒徑為2 μ m的金剛石拋光液，采用邵氏硬度為60拋光布，控制拋光壓力為5g/cm2，拋光盤轉速為70rpm，進行精拋光5h。接著，采用PH值為9.5，濃度為15%，粒徑為30nm的硅溶膠，并加入H2O2以1:10 (H2O2與硅溶膠之比)進行混合攪拌得到的溶液作為拋光液，采用邵氏硬度為70拋光布，控制拋光壓力為5g/cm2，拋光盤轉速為60rpm，進行化學機械拋光10 h。得到具有原子臺階的SiC表面，均方根粗糙度RMS〈0.15nm，顯微鏡檢查無劃痕，如圖4所示。
[0031]實施例4
對經過線切割的，厚度為450 ± 10 μ m，線痕深度小于10 μ m，翹曲度小于50 μ m,厚度不均勻性小于30 μ m的超硬半導體材料SiC晶片采用本發明所述的工藝進行拋光:首先，采用PH值為11，濃度為50%，粒徑為6μπι的金剛石拋光液，采用邵氏硬度為70的拋光布，控制拋光壓力為20g/cm2，拋光盤轉速為90rpm，進行粗拋光3小時。之后采用PH值為7.0，濃度為20%，粒徑為2 μ m的金剛石拋光液，采用邵氏硬度為60拋光布，控制拋光壓力為5g/cm2，拋光盤轉速為70rpm，進行精拋光5h。接著，采用PH值為9.5，濃度為15%，粒徑為30nm的硅溶膠，并加入H2O2以1:10 (H2O2與硅溶膠之比)進行混合攪拌得到的溶液作為拋光液，采用邵氏硬度為70拋光布，控制拋光壓力為5g/cm2，拋光盤轉速為60rpm，進行化學機械拋光10 h。得到具有原子臺階的SiC表面，均方根粗糙度RMS〈0.15nm，顯微鏡檢查無劃痕，如圖5所示。
[0032]實施例5
對經過線切割的，厚度為450 ± 10 μ m，線痕深度小于10 μ m，翹曲度小于50 μ m,厚度不均勻性小于30 μ m的超硬半導體材料SiC晶片采用本發明所述的工藝進行拋光:首先，采用PH值為7.0，濃度為20%，粒徑為5μπι的金剛石拋光液，采用邵氏硬度為70的拋光布，控制拋光壓力為5g/cm2，拋光盤轉速為80rpm，進行粗拋光5小時。之后采用PH值為11，濃度為50%，粒徑為3 μ m的金剛石拋光液，采用邵氏硬度為60拋光布，控制拋光壓力為20g/cm2，拋光盤轉速為90rpm，進行精拋光3h。接著，采用PH值為9.5，濃度為15%，粒徑為30nm的硅溶膠，并加入H2O2以1:10 (H2O2與硅溶膠之比)進行混合攪拌得到的溶液作為拋光液，采用邵氏硬度為70拋光布,控制拋光壓力為5g/cm2,拋光盤轉速為60rpm,進行化學機械拋光10h。得到具有原子臺階的SiC表面，均方根粗糙度RMS〈0.15nm，顯微鏡檢查無劃痕，如圖6所
/Jn ο
[0033]實施例6
對經過線切割的，厚度為450 ± 10 μ m，線痕深度小于10 μ m，翹曲度小于50 μ m,厚度不均勻性小于30 μ m的超硬半導體材料SiC晶片采用本發明所述的工藝進行拋光:首先，采用PH值為3.0，濃度為3%，粒徑為0.5 μ m的金剛石拋光液，采用邵氏硬度為70的拋光布，控制拋光壓力為2g/cm2，拋光盤轉速為30rpm，進行粗拋光8小時。之后采用PH值為7.0，濃度為20%，粒徑為2 μ m的金剛石拋光液，采用邵氏硬度為60拋光布，控制拋光壓力為5g/cm2，拋光盤轉速為70rpm，進行精拋光5h。接著，采用PH值為9.5，濃度為15%，粒徑為30nm的硅溶膠，并加入H2O2以1:10 (H2O2與硅溶膠之比)進行混合攪拌得到的溶液作為拋光液，采用邵氏硬度為70拋光布，控制拋光壓力為5g/cm2，拋光盤轉速為60rpm，進行化學機械拋光10 h。得到具有原子臺階的SiC表面，均方根粗糙度RMS〈0.15nm，顯微鏡檢查無劃痕，如圖7所示。
[0034]實施例7
對經過線切割的，厚度為450 ± 10 μ m，線痕深度小于10 μ m，翹曲度小于50 μ m,厚度不均勻性小于30 μ m的超硬半導體材料SiC晶片采用本發明所述的工藝進行拋光:首先，采用PH值為7.0，濃度為20%，粒徑為5μπι的金剛石拋光液，采用邵氏硬度為70的拋光布，控制拋光壓力為5g/cm2，拋光盤轉速為80rpm，進行粗拋光5小時。之后采用PH值為7.0，濃度為20%，粒徑為2 μ m的金剛石拋光液，采用邵氏硬度為60拋光布，控制拋光壓力為5g/cm2，拋光盤轉速為70rpm，進行精拋光5h。接著，采用PH值為4.5，濃度為3%，粒徑為IOnm的硅溶膠，并加入H2O2以1:5(H202與硅溶膠之比)進行混合攪拌得到的溶液作為拋光液，采用邵氏硬度為70拋光布,控制拋光壓力為15g/cm2,拋光盤轉速為50rpm,進行化學機械拋光24h。得到具有原子臺階的SiC表面，均方根粗糙度RMS〈0.15nm，顯微鏡檢查無劃痕，如圖8所
/Jn ο
[0035]實施例8
對經過線切割的，厚度為450 ± 10 μ m，線痕深度小于10 μ m，翹曲度小于50 μ m,厚度不均勻性小于30 μ m的超硬半導體材料SiC晶片采用本發明所述的工藝進行拋光:首先，采用PH值為7.0，濃度為20%，粒徑為5μπι的金剛石拋光液，采用邵氏硬度為70的拋光布，控制拋光壓力為5g/cm2，拋光盤轉速為80rpm，進行粗拋光5小時。之后采用PH值為7.0，濃度為20%，粒徑為2 μ m的金剛石拋光液，采用邵氏硬度為60拋光布，控制拋光壓力為5g/cm2，拋光盤轉速為70rpm，進行精拋光5h。接著，采用PH值為10，濃度為30%，粒徑為IOOnm的硅溶膠，并加入H2O2以1:25 (H2O2與硅溶膠之比)進行混合攪拌得到的溶液作為拋光液，采用邵氏硬度為70拋光布，控制拋光壓力為2g/cm2，拋光盤轉速為IOOrpm，進行化學機械拋光7 h。得到具有原子臺階的SiC表面，均方根粗糙度RMS〈0.15nm,顯微鏡檢查無劃痕，如圖9所示。
[0036]實施例9
對經過線切割的，厚度為450 ± 10 μ m，線痕深度小于10 μ m，翹曲度小于50 μ m,厚度不均勻性小于30 μ m的超硬半導體材料SiC晶片采用本發明所述的工藝進行拋光:首先，采用PH值為7.0，濃度為20%，粒徑為5μπι的金剛石拋光液，采用邵氏硬度為70的拋光布，控制拋光壓力為5g/cm2，拋光盤轉速為80rpm，進行粗拋光5小時。之后采用PH值為7.0，濃度為20%，粒徑為2 μ m的金剛石拋光液，采用邵氏硬度為30拋光布，控制拋光壓力為5g/cm2，拋光盤轉速為70rpm，進行精拋光5h。接著，采用PH值為9.5，濃度為15%，粒徑為30nm的硅溶膠，并加入H2O2以1:10 (H2O2與硅溶膠之比)進行混合攪拌得到的溶液作為拋光液，采用邵氏硬度為70拋光布，控制拋光壓力為5g/cm2，拋光盤轉速為60rpm，進行化學機械拋光10 h。得到具有原子臺階的SiC表面，均方根粗糙度。
[0037]實施例10
對經過線切割的，厚度為450 ± 10 μ m，線痕深度小于10 μ m，翹曲度小于50 μ m,厚度不均勻性小于30 μ m的超硬半導體材料SiC晶片采用本發明所述的工藝進行拋光:首先，采用PH值為7.0，濃度為20%，粒徑為5μπι的金剛石拋光液，采用邵氏硬度為70的拋光布，控制拋光壓力為5g/cm2，拋光盤轉速為80rpm，進行粗拋光5小時。之后采用PH值為7.0，濃度為20%，粒徑為2 μ m的金剛石拋光液，采用邵氏硬度為60拋光布，控制拋光壓力為5g/cm2，拋光盤轉速為70rpm，進行精拋光5h。接著，采用PH值為9.5，濃度為15%，粒徑為30nm的硅溶膠，并加入H2O2以1:10 (H2O2與硅溶膠之比)進行混合攪拌得到的溶液作為拋光液，采用邵氏硬度為90拋光布，控制拋光壓力為5g/cm2，拋光盤轉速為60rpm，進行化學機械拋光10 h。得到具有原子臺階的SiC表面，均方根粗糙度RMS〈0.15nm，顯微鏡檢查無劃痕，如圖11所示。
[0038] 產業應用性:本發明的方法工藝簡單，加工得到的晶片加工質量穩定，可適用于大部分甚至所有超硬半導體材料，并可提供具有原子臺階表面的超硬半導體材料(如SiC、Al2O3)晶片，具有廣闊的應用前景。
【權利要求】
1.一種超硬半導體材料拋光方法，包括: 粗拋光:超硬半導體材料采用PH值為3至11、濃度為3%至50%、粒徑為1.5μπι至6 μ m的金剛石拋光液進行拋光,控制拋光壓力為2g/cm2至20g/cm2,拋光盤轉速為30rpm至90rpm ； 精拋光:對經粗拋光的超硬半導體材料采用采用PH值為3至11，濃度為3%至50%，粒徑為0.5μηι至3μηι的金剛石拋光液進行拋光,控制拋光壓力為2g/cm2至20g/cm2,拋光盤轉速為30rpm至90rpm ；以及 化學機械拋光:對經精拋光的超硬半導體材料采用PH值為4.5至10，濃度為3%至30%，粒徑為IOnm至IOOnm的硅溶膠，以H2O2和硅溶膠之比為1:5至1:25的比例范圍加入H2O2,進行混合攪拌得到的溶液作為拋光液進行拋光，控制拋光壓力為2g/cm2至15g/cm2，拋光盤轉速為50rpm至lOOrpm。
2.根據權利要求1所述的超硬半導體材料拋光方法，其特征在于，所述粗光拋、精光拋和化學機械拋光采用拋光布進行。
3.根據權利要求2所述的超硬半導體材料拋光方法，其特征在于，所述拋光布的邵氏硬度為30至90。
4.根據權利要求1?3中任一項所述的超硬半導體材料拋光方法，其特征在于，所述粗拋光的時間在30分鐘以上且在5小時以下。
5.根據權利要求1?3中任一項所述的超硬半導體材料拋光方法，其特征在于，所述精拋光的時間在I小時以上且在5小時以下。
6.根據權利要求1?3中任一項所述的超硬半導體材料拋光方法，其特征在于，所述化學機械拋光的時間在3小時以上且在20小時以下。
7.根據權利要求1?3中任一項所述的超硬半導體材料拋光方法，其特征在于，在所述化學機械拋光的過程中以H2O2和硅溶膠之比為1:10加入H202。
8.根據權利要求1?3中任一項所述的超硬半導體材料拋光方法，其特征在于，還包括: 在進行所述粗拋光之前，對超硬半導體材料進行加工處理使用于粗拋光的超硬半導體材料滿足晶片厚度在250 μ m至1000 μ m，線痕深度小于10 μ m,晶片翹曲度小于50 μ m,并且晶片厚度不均勻性小于30 μ m，所述加工處理包括切割和/或研磨。
9.根據權利要求8所述的超硬半導體材料拋光方法，其特征在于，所述超硬半導體材料的加工面是(0001)面、(01-10)面和(11-20)面。
10.根據權利要求9所述的超硬半導體材料拋光方法，其特征在于，所述超硬半導體材料的晶片方向與(0001)面、(01-10)面和(11-20)面的夾角為O至15度。
11.根據權利要求1?3中任一項所述的超硬半導體材料拋光方法，其特征在于，所述超硬半導體材料為碳化硅、氧化鋁、氮化鋁和氮化鎵。
【文檔編號】B24B29/02GK103506928SQ201210202351
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月19日 優先權日:2012年6月19日
【發明者】黃維, 王樂星, 莊擊勇, 陳輝, 楊建華, 施爾畏 申請人:上海硅酸鹽研究所中試基地, 中國科學院上海硅酸鹽研究所