一種混合磨料堿性藍寶石襯底材料cmp拋光液及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種混合磨料堿性藍寶石襯底材料CMP拋光液及其制備方法，CMP拋光液由以下重量百分比的組分組成：0.5-35%的主磨料、0.015-0.09%的輔助磨料、0.005-0.05%的螯合劑、0.005-0.05%的表面活性劑、0.01-0.5%的pH調節劑，余量為去離子水；所述主磨料為納米SiO2溶膠，所述輔助磨料為Al2O3溶膠；按順序在納米硅溶膠懸浮液中加入輔助磨料、螯合劑、表面活性劑、堿性pH調節劑。拋光液中由于主磨料SiO2溶膠的含量減少，減小了CMP后襯底表面拋光液殘留較嚴重的現象，利于后續清洗，少量輔助磨料A12O3的加入使得使得拋光速率明顯增加，并使CMP后粗糙度降低。
【專利說明】一種混合磨料堿性藍寶石襯底材料CMP拋光液及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及拋光液，尤其涉及一種提升去除速率、改善表面質量的混合磨料堿性藍寶石襯底材料CMP拋光液及其制備方法。
[0002]
【背景技術】
[0003]藍寶石單晶(Sapphire),又稱白寶石，分子式為Al2O3,透明，與天然寶石具有相同的光學特性和力學性能，有著很好的熱特性，極好的電氣特性和介電特性，并且防化學腐蝕，對紅外線透過率高，有很好的耐磨性，硬度僅次于金剛石，達莫氏9級，在高溫下仍具有較好的穩定性，熔點為2030°C，所以被廣泛應用于工業、國防、科研等領域，越來越多地用作固體激光、紅外窗口、半導體芯片的襯底片、精密耐磨軸承等高【技術領域】中零件的制造材料。
[0004]隨著節能減排及綠色能源的提出，作為制作發光器件襯底的藍寶石晶片加工成為人們研究的焦點。作為繼S1、GaAs之后的第三代半導體材料的GaN，其在器件上的應用被視為20世紀90年代后半導體最重大的事件，它使半導體發光二極管與激光器上了一個新臺階，由于GaN很難制備體材料，必須在其它襯底材料上生長薄膜，作為GaN的襯底材料有多種，包括藍寶石、碳化硅、硅、氧化鎂、氧化鋅等，其中藍寶石是最主要的襯底材料，目前已能在藍寶石上外延出高質量的GaN 材料，并已研制出GaN基藍色發光二極管及激光二極管。
[0005]藍寶石由于其硬度高且脆性大，機械加工困難。而藍寶石襯底是目前最為普遍的一種襯底材料，作為襯底材料對晶體表面提出了超光滑的要求。研究表明器件的質量很大程度上依賴于襯底的表面加工。尤其對用于GaN生長的藍寶石襯底片精密加工技術更加復雜，是目前重點研究的難題。隨著光電技術的飛速發展，光電產品對藍寶石襯底材料需求量的日益增加，為了滿足藍寶石光學器件發展的需求，藍寶石化學機械拋光(Chemical-Mechanical Polishing,簡稱CMP)的機理及技術成為急待解決的重要問題。
[0006]作為拋光技術之一的拋光液制備方法尤其重要。如傳統的復配及機械攪拌等制備方法容易造成有機物、金屬離子、大顆粒等有害污染。從而造成后續加工中成本的提高及器件成品率的降低。
[0007]在CMP過程中硅溶膠與藍寶石襯底存在如下化學反應:
Al203+Si02 — Al2SiO3
堿性條件下，Al2O3與堿作用生成A102_的藍寶石襯底表面會持續形成厚度為Inm左右的水合層，此水合層成分水鋁石，化學式Al2O3.ηΗ20，莫氏硬度小于藍寶石，約為7，CMP是一個化學作用與機械作用相互加強和促進的過程，其化學作用生成的八102_易溶于水，易去除，Al2SiO3難溶于水，如果機械作用過低，此產物難以移除，而水合層的存在會阻斷拋光液與襯底的再接觸，這兩種產物如果不及時移除將影響到化學反應的再進行，最終導致去除速率偏低。[0008]中國專利
【發明者】鄭偉艷, 曾錫強 申請人:曾錫強