半导体碳化硅SiC的湿法氧化3

还有一些研究者分别对比了CrO3、H2O2和KMnO4作为氧化剂的MRR和表面粗糙度， 发现 CrO3 表现出最好的抛光效果，MRR 可达 0.2~0.4 μm/h，说明使用 CrO3 作为 SiC 衬底 晶圆 CMP 氧化剂具有一定的应用前景。 

此外，也有研究者使用过硫酸钾(K2S2O8)作为氧化剂、Al2O3作为磨料对 6H-SiC 的不同 晶面进行 CMP 实验，以此来研究 SiC 的晶面各向异性对 CMP 的影响。实验数据表明， C 面 MRR 最大可达 1184 nm/h，远大于 Si 面的 MRR 最大值 349 nm/h。使用 XPS 进一步分 析抛光表面，发现抛光后 Si 面氧化物含量高于 C 面，这表明 C 面的氧化物比 Si 面更易去 除。Hornetz 等[19]利用过渡氧化层理论解释了这一现象，如图 4 所示，他认为在 SiC 氧化成 SiO2 的过程中，SiC 原子层与 SiO2 原子层之间存在着一个过渡原子层 Si4C4-xO2(x≤2)，这个 过渡层能阻止 SiC 进一步被氧化为 SiO2，从而降低 SiC 的氧化速率，在 Si 面中，这层过渡 层厚约 1 nm，而在 C 面中过渡层更薄，这也导致了 C 面有更快的氧化速度。

为了实现超光滑表面，业界用“两步法”实现了 SiC 的 CMP[20]，使用“KMnO4 + Al2O3”体系对 4H-SiC 衬底晶圆进行粗抛，再用“H2O2 + SiO2”体系精抛。实验结果表明，在 KMnO4 浓度为 6.5%、pH=2 的情况下，第一步粗抛的 MRR 可达 1400 nm/h；在 H2O2 浓度为 10%、 催化剂 V2O5 浓度为 4%的条件下，第二部精抛速率可达 150 nm/h，最终表面粗糙度可以达 到 0.066 nm。目前，“两步法”已经在 4H-SiC 的 CMP 中得到广泛运用。