一种适用于蓝宝石a面的化学机械抛光组合物的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种适用于蓝宝石A面的化学机械抛光组合物。本发明组合物由研磨颗粒、络合剂、表面活性剂、抑菌剂、无机碱和水组成；研磨颗粒的含量为重量百分比5～50％；络合剂的含量为重量百分比0.01～10％；表面活性剂的含量为重量百分比0.01～5％；抑菌剂的含量为重量百分比0.001～1％；无机碱的含量为重量百分比0.1～10％；用水补足含量至重量百分比100％。经本发明所述抛光组合物抛光后的A面蓝宝石晶片的去除速率与表面粗糙度效果较好，去除速率从现有的0.4um/h左右提高到1um/h以上，可显著提高生产效率。
【专利说明】-种适用于蓝宝石A面的化学机械抛光组合物
【技术领域】
[0001] 本发明属于蓝宝石晶片的加工领域，特别涉及一种用于蓝宝石A面的化学机械抛 光组合物。
【背景技术】
[0002] 蓝宝石单晶（Sapphire)，又称白宝石，分子式为A1203,透明，与天然宝石具有相 同的光学特性和力学性能，有着很好的热特性，极好的电气特性和介电特性，并且防化学腐 蚀，对红外线透过率高，有很好的耐磨性，硬度仅次于金刚石，达莫氏9级，在高温下仍具有 较好的稳定性，熔点为2030°C，所以被广泛应用于工业、国防、科研等领域，越来越多地用 作固体激光、红外窗口、半导体芯片的衬底片、精密耐磨轴承等高【技术领域】中零件的制造材 料。
[0003] 蓝宝石具有优异的化学稳定性、光学透明性和合乎需要的机械性能，如抗碎裂性、 耐久性、抗刮擦性、抗辐射性和在高温的挠曲强度等，已广泛应用于LED衬底，红外窗口，手 机面板等领域。无论是LED衬底、红外窗口、还是手机面板，都需要表面超光滑，而此目的的 实现很大程度依赖于蓝宝石衬底的表面加工，化学机械抛光（CMP)是其目前最普遍的表面 加工技术。CMP工艺中最关键耗材之一是抛光液，其性能直接影响加工后的表面质量。
[0004] 蓝宝石晶片根据用途不同可以沿着许多结晶轴切割，见图1，例如C面（0001向，也 称为〇度平面或基面）、A面（11-20方向，也称为90度蓝宝石）和R面（1-102方向，与C 面成57.6度）。C面蓝宝石不具极性，所以最常用作LED衬底，在此基础上生长GaN磊晶。R 面蓝宝石特别用于半导体、微波和压力传感器中。A面蓝宝石较C面与R面更加致密，用其 加工成为窗口片、手机面板，不仅利用其更耐高温、抗腐蚀和高硬度等优势，更避免了 C面 存在的晶片缺陷问题，提高了晶体的利用率，大大降低了成本。由于蓝宝石C面与A面致密 度不同，抛光过程中所使用的抛光组合物也不同，抛光去除更加致密的蓝宝石A面，最突出 的问题是抛光速率低，加工周期长。目前整个蓝宝石行业仍较多专注于C面LED衬底的加 工，对于A面的化学机械抛光加工技术还少有报道。随着红外窗口、手机面板等A面蓝宝石 的大量使用，迫切需要开发适用于A面的蓝宝石抛光组合物，以满足近年来急剧增长额市 场需求。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是，克服现有技术中存在的不足，提供一种适用于蓝宝石A面的化 学机械抛光组合物。
[0006] 本发明一种适用于蓝宝石A面的化学机械抛光组合物，通过以下技术方案实现： [0007] 所述的一种适用于蓝宝石A面的化学机械抛光组合物，由研磨颗粒、络合剂、表面 活性剂、抑菌剂、无机碱和水组成；
[0008] 所述的研磨颗粒为二氧化硅、三氧化二铝或覆盖铝的二氧化硅高分子研磨颗粒中 的一种或多种组合物；研磨颗粒的较佳含量为重量百分比5?50%，更佳含量为10-40% ; 研磨颗粒的粒径为20?200nm，较佳为40-150nm，更佳为60-120nm ;
[0009] 所述的络合剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸钠盐、乙二胺四乙酸钾盐、羟乙基乙 二胺、氨基三乙酸钠盐、氨基三乙酸钾盐中的一种或多种组合物，络合剂的较佳含量为重量 百分比〇? 01?10% ;
[0010] 所述的表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚、仲醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、辛 基酚聚氧乙烯醚、十二烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种组合物，表面活性剂的较佳含量 为重量百分比0.01?5% ;
[0011] 所述的抑菌剂为对羟基苯甲酸甲酯、羟乙基六氢均三嗪、三氯叔丁醇中的一种或 几种组合物，抑菌剂的较佳含量为重量百分比0. 001?1% ;
[0012] 所述的无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种组合物，无机碱的较佳含量 为重量百分比0. 1?10% ;
[0013] 所述的水较佳为去离子水，用水补足含量至重量百分比100%。
[0014] 本发明的抛光液可按下述方法制备：将所有组分按比例混合均匀，直接使用。
[0015] 本发明的积极进步效果在于：此抛光组合物适用于蓝宝石A面的化学机械抛光， 经本发明所述抛光组合物抛光后的A面蓝宝石晶片的去除速率与表面粗糙度效果较好，去 除速率从现有的0. 4um/h左右提商到lum/h以上，可显者提商生广效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1监宝石晶片不同结晶面不意图。
[0017]
【权利要求】
1. 一种适用于蓝宝石A面的化学机械抛光组合物，其特征在于，其由研磨颗粒、络合 齐IJ、表面活性剂、抑菌剂、无机碱和水组成； 所述的研磨颗粒为二氧化硅、三氧化二铝或覆盖铝的二氧化硅高分子研磨颗粒中的一 种或多种；研磨颗粒的含量为重量百分比5?50% ; 所述的络合剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸钠盐、乙二胺四乙酸钾盐、羟乙基乙 二胺、氨基三乙酸钠盐、氨基三乙酸钾盐中的一种或多种；络合剂的含量为重量百分比 0? 01 ?10% ; 所述的表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚、仲醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、辛基 酚聚氧乙烯醚、十二烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种；表面活性剂的含量为重量百分比 0? 01 ?5% ; 所述的抑菌剂为对羟基苯甲酸甲酯、羟乙基六氢均三嗪、三氯叔丁醇中的一种或几种； 抑菌剂的含量为重量百分比〇. 〇〇1?1% 所述的无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种；无机碱的含量为重量百分比 0? 1 ?10% ; 用水补足含量至重量百分比100%。
2. 如权利要求1所述的一种适用于蓝宝石A面的化学机械抛光组合物，其特征在于，研 磨颗粒的含量为10-40%。
3. 如权利要求1所述的一种适用于蓝宝石A面的化学机械抛光组合物，其特征在于，所 述的研磨颗粒的粒径为20?200nm。
4. 如权利要求3所述的一种适用于蓝宝石A面的化学机械抛光组合物，其特征在于，研 磨颗粒的粒径为40_150nm。
5. 如权利要求4所述的一种适用于蓝宝石A面的化学机械抛光组合物，其特征在于，研 磨颗粒的粒径为60_120nm。
【文档编号】C09G1/02GK104449399SQ201410685233
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月25日 优先权日:2014年11月25日
【发明者】何彦刚, 牛新环, 孙鸣, 陈国栋, 张玉峰, 周建伟, 刘玉岭 申请人:河北工业大学