一种混合磨料碱性蓝宝石衬底材料cmp抛光液及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种混合磨料碱性蓝宝石衬底材料CMP抛光液及其制备方法，CMP抛光液由以下重量百分比的组分组成：0.5-35%的主磨料、0.015-0.09%的辅助磨料、0.005-0.05%的螯合剂、0.005-0.05%的表面活性剂、0.01-0.5%的pH调节剂，余量为去离子水；所述主磨料为纳米SiO2溶胶，所述辅助磨料为Al2O3溶胶；按顺序在纳米硅溶胶悬浮液中加入辅助磨料、螯合剂、表面活性剂、碱性pH调节剂。抛光液中由于主磨料SiO2溶胶的含量减少，减小了CMP后衬底表面抛光液残留较严重的现象，利于后续清洗，少量辅助磨料A12O3的加入使得使得抛光速率明显增加，并使CMP后粗糙度降低。
【专利说明】一种混合磨料碱性蓝宝石衬底材料CMP抛光液及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及抛光液，尤其涉及一种提升去除速率、改善表面质量的混合磨料碱性蓝宝石衬底材料CMP抛光液及其制备方法。
[0002]
【背景技术】
[0003]蓝宝石单晶(Sapphire),又称白宝石，分子式为Al2O3,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。
[0004]随着节能减排及绿色能源的提出，作为制作发光器件衬底的蓝宝石晶片加工成为人们研究的焦点。作为继S1、GaAs之后的第三代半导体材料的GaN，其在器件上的应用被视为20世纪90年代后半导体最重大的事件，它使半导体发光二极管与激光器上了一个新台阶，由于GaN很难制备体材料，必须在其它衬底材料上生长薄膜，作为GaN的衬底材料有多种，包括蓝宝石、碳化硅、硅、氧化镁、氧化锌等，其中蓝宝石是最主要的衬底材料，目前已能在蓝宝石上外延出高质量的GaN 材料，并已研制出GaN基蓝色发光二极管及激光二极管。
[0005]蓝宝石由于其硬度高且脆性大，机械加工困难。而蓝宝石衬底是目前最为普遍的一种衬底材料，作为衬底材料对晶体表面提出了超光滑的要求。研究表明器件的质量很大程度上依赖于衬底的表面加工。尤其对用于GaN生长的蓝宝石衬底片精密加工技术更加复杂，是目前重点研究的难题。随着光电技术的飞速发展，光电产品对蓝宝石衬底材料需求量的日益增加，为了满足蓝宝石光学器件发展的需求，蓝宝石化学机械抛光(Chemical-Mechanical Polishing,简称CMP)的机理及技术成为急待解决的重要问题。
[0006]作为抛光技术之一的抛光液制备方法尤其重要。如传统的复配及机械搅拌等制备方法容易造成有机物、金属离子、大颗粒等有害污染。从而造成后续加工中成本的提高及器件成品率的降低。
[0007]在CMP过程中硅溶胶与蓝宝石衬底存在如下化学反应:
Al203+Si02 — Al2SiO3
碱性条件下，Al2O3与碱作用生成A102_的蓝宝石衬底表面会持续形成厚度为Inm左右的水合层，此水合层成分水铝石，化学式Al2O3.ηΗ20，莫氏硬度小于蓝宝石，约为7，CMP是一个化学作用与机械作用相互加强和促进的过程，其化学作用生成的八102_易溶于水，易去除，Al2SiO3难溶于水，如果机械作用过低，此产物难以移除，而水合层的存在会阻断抛光液与衬底的再接触，这两种产物如果不及时移除将影响到化学反应的再进行，最终导致去除速率偏低。[0008]中国专利
【发明者】郑伟艳, 曾锡强 申请人:曾锡强