本技术公开了一种二氧化锰研磨液、制备方法及研磨方法,该制备方法包括以下几个步骤:将表面活性剂搅拌溶解于去离子水中得到分散液;将二氧化锰粉末和分散液混合,经过高能球磨工艺处理得到二氧化锰浆料;将润湿剂、pH缓冲剂加入二氧化锰浆料;过滤去除大颗粒物,获得具有高度单分散性的二氧化锰浆料;将氧化剂与上步骤的二氧化锰浆料混合,调节pH值,得到二氧化锰研磨液;该二氧化锰研磨液由以下重量百分比的成分组成:二氧化锰粉末10‑20wt.%、氧化剂0.2‑5wt.%、分散剂2‑5wt.%、润湿剂0.2‑8wt.%、pH调节剂0.2‑2wt.%、余量去离子水,该研磨液用于CMP时降低SiC衬底的加工损耗,在高材料去除速率的条件下使SiC衬底的Si面达到低粗糙度、无划伤的加工要求。
背景技术
单晶SiC材料在高压、高温和高辐射等极端环境中展现出了优异的电学性能,使得基于SiC衬底的半导体功率器件成为5G通讯、新能源汽车和轨道交通等设备的关键部件。然而,单晶SiC衬底的加工效率和制造成本限制了SiC基功率器件在相关领域中的进一步应用和推广。目前,化学机械研磨(CMP)技术是目前全球集成电路领域公认的实现衬底平坦化加工的唯一技术。在半导体衬底的加工中,CMP工艺主要分为单面研磨工艺和双面同步研磨工艺。
为了提高碳化硅的加工效率,当前工业生产中常采用双面同步研磨工艺加工碳化硅衬底。然而,由于碳化硅器件的制作在Si面上完成,因针对碳化硅衬底Si面的加工要求远高于C面。研磨液是CMP工艺中的关键耗材,同时也对CMP加工的效果起到决定性作用。用于SiC衬底CMP加工的研磨液中主要含有研磨颗粒、氧化剂、pH调节剂、表面活性剂和特殊催化剂等成分。目前,SiC-CMP常采用以氧化铝或二氧化硅为研磨颗粒的研磨液。
采用上述研磨液进行双面同步研磨工艺时,由于SiC晶体的各向异性,C面的材料去除速率远高于Si面的去除速率,其去除速率比达到3:1左右。然而,在CMP中为了去除Si面前置加工工艺所引入的划痕,Si面去除量一般需要达到2-3um,这也就意味着C面的去除量达到5-10um。因此,当前双面同步研磨工艺存在着加工损耗高的缺点。
传统研磨液还存在以下缺点:Al2
O3
磨粒的硬度较高,且在水溶液中易于团聚而形成大颗粒,在CMP过程中,这种硬度较高且颗粒较大的磨粒易于在衬底表面引入新的划痕,导致SiC衬底大批量生产的加工良率受到限制;SiO2
磨粒硬度较低,采用SiO2
研磨液研磨SiC时的材料去除速率较低,导致加工时间和成本较高。
实现思路