氧化镓晶片抗解理抛光液及其制备方法_2

文档序号:8937372阅读:来源:国知局
抛光液选用有机碱与无机碱的复合碱作为抑调节剂,其中无 机碱KOH能够有效的增强抛光液的化学作用,有机碱乙醇胺> 乙二胺>S乙胺>S乙醇胺 对抛光液的抑值起到了很好的维持稳定的作用,确保抛光过程中化学作用的一致稳定,从 而可实现平稳高效的抛光速率。
[0024] 本发明通过大量实验优选得到的非离子表面活性剂,不仅可保持抛光液中纳米级 抛光磨料的高稳定性,而且对于CMP加工中抛光凸凹选择性的提高、高低选择比的增强、表 面张力的降低、表面损伤的减小,起到积极有效的作用,从而可提升抛光过程中质量传输速 率和运输过程,实现氧化嫁晶片表面超镜面抛光加工。
[00巧]本发明通过大量实验优选得到的氨基簇酸盐类络合剂,络合能力强、耐碱性较好, 有助于将抛光产物从氧化嫁晶片表层去除,提高CMP效率。此外,聚氧乙締型表面活性剂的 存在,常常会在抛光液中产生大量泡沫,不利于抛光加工的过程控制,适量的消泡剂可实现 抗解理抛光液的低泡甚至无泡。抛光液中有机成分的存在,易导致霉菌的产生,令抛光液变 质,本发明添加优选量的杀菌剂可有效抑制霉菌的生长,从而可解决抛光液长时间存放的 问题。本发明优选添加量的助清洗剂能够有效减少颗粒吸附,降低氧化嫁晶片后续清洗的 成本。
[0026] 有益效果:本发明和现有技术相比具有W下优点:
[0027] 1.本发明通过大量实验优选得到的抛光液,抛光磨料选用纳米级娃溶胶和纳米级 辅助混合磨料,可可有效避免氧化嫁晶片抛光过程中解理缺陷的产生,可实现氧化嫁晶片 表面无缺陷、无损伤、超镜面的高速、高效抛光加工的目的。
[0028] 2.本发明所设及的抛光液为碱性,对抛光设备无腐蚀性,混合胶体溶液具有较好 的稳定性,抛光加工结束后清洗方便,可避免酸性抛光液容易凝胶、对环境造成污染等的诸 多弊端。
[0029] 3.本发明所设及的抛光液抛光磨料含量浓度较高,达到15~30wt%,还具有抑 高,便于运输、储存等优点,可有效降低抛光成本。
[0030] 4.本发明提供的氧化嫁晶片抗解理抛光液的制备方法,工艺设计合理,可操作性 强,制备得到的抛光液对氧化嫁晶片进行化学机械抛光后,晶片平整性良好,可获得无缺 陷、无损伤的超镜面级光滑表面,抛光材料去除率为60nm/min,表面粗糖度Ra数值可达到 0. 8nm〇
【具体实施方式】
[0031] 下面结合具体实施例,进一步阐明本发明,应理解运些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围,在阅读了本发明之后,本领域技术人员对本发明的各种等价 形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
[0032] 本发明提供的氧化嫁晶片抗解理抛光液实施例1~3的各成分和含量如下表:
[0033]
[0034] 实施例1所述的抛光液的制备过程,具体制备步骤如下:
[0035] (1)备料:依据原料制备重量百分比,分别称取纳米级娃溶胶2500g、纳米级氧化 错磨料200g、氨氧化钟20g、乙醇胺80g、脂肪醇聚氧乙締酸lOOg、乙二胺四乙酸二钢50g、聚 二甲基硅氧烷Ig、异嚷挫P林酬0. 5g、异丙酬1. 5g、去离子水2047g,备用;
[0036] 似纳米磨料稀释液配制:将200g纳米级氧化错磨料缓慢均匀的加入到2500g纳 米级娃溶胶溶液中,边加入边揽拌,并注入1000 g去离子水,使用电动磁力揽拌装置进行约 20min的充分揽拌,形成W娃溶胶为母液的混合稀释溶液3700g,静置、冷却至室溫,备用;
[0037] (3)各组分试剂稀释液配制:在电动磁力揽拌装置揽拌的条件下,依次将100g脂 肪醇聚氧乙締酸、50g乙二胺四乙酸二钢、Ig聚二甲基硅氧烷、0. 5g异嚷挫嘟酬、1. 5g异丙 酬及20g氨氧化钟依次加入到剩余的去离子水中,充分揽拌约20min,待各组分试剂充分溶 解于去离子水中后,取得混合水溶液1220g,静置、冷却至室溫,备用;
[0038] (4)准抛光液配制:将1220g各组分试剂稀释液缓慢均匀加入到3700g纳米磨料 稀释液中,边加边揽拌,流量控制在lOOml/min左右,完全加入后,再充分揽拌20min,得到 混合均匀的准抛光液4920g,备用;
[0039] (5)抑值调节:将SOg乙醇胺缓慢均匀加入到4920g准抛光液中,充分揽拌混合均 匀,此时抑值约为11,即获得5000g用于氧化嫁晶片化学机械抛光的抗解理抛光液。
[0040] 取上述用于氧化嫁晶片化学机械抛光的抗解理抛光液进行抛光实验,使用 化ipol-1502精密抛光机对氧化嫁晶片进行化学机械抛光,晶片外形尺寸为15X15mm,抛 光压力350g/cm2,抛光盘转速为60RPM,抛光液流量为20ml/min。抛光加工结束后氧化嫁晶 片表面完整、无解理缺陷,使用VK-X100/X200形状测量激光显微镜检测10X10ym平面区 域内表面粗糖度Ra数值为Inm,使用AFM-IIa型原子力显微镜测得5X5ym平面区域内 表面粗糖度Ra数值为0. 8皿,采用SartorisuCP22抓型精密电子天平(精度0.Olmg),对 抛光前后氧化嫁晶片进行称重,计算该抛光液抛光材料去除率为3. 6ym/h。由此可见,本发 明抛光液适用于氧化嫁晶片的抛光加工,相比现有技术取得了非常好的技术进步。 阳OW 对比实验:
[0042] 按上述方法,采用现有技术中碱性娃溶胶抛光液(由纳米娃溶胶、络合剂、表面活 性剂、抑值调节剂、去离子水构成),参与抛光过程材料机械去除作用的磨粒较为单一,不 能有效适应硬脆易解理性氧化嫁晶片抛光加工初始阶段、中后期阶段对磨粒本身性质的要 求。)对氧化嫁晶片化学机械抛光,抛光加工结束后,氧化嫁晶片表面出现贯穿解理裂纹和 局部解理坑点和塌边等缺陷,抛光质量较差。
[0043] 实施例2所述的抛光液的制备过程,具体制备步骤如下:
[0044] (1)备料:依据原料制备重量百分比,分别称取纳米级娃溶胶2500g、纳米级氧化 错lOOg、氧化铁lOOg、氨氧化钟20g、乙二胺80g、辛基酪聚氧乙締酸lOOg、乙二胺四乙酸四 钢80g、聚二甲基硅氧烷Ig、异嚷挫嘟酬0. 5g、异丙酬1. 5g、去离子水2017g,备用; W45] 似纳米磨料稀释液配制:将纳米级氧化错100g和氧化铁100g磨料缓慢均匀的 加入到2500g纳米级娃溶胶溶液中,边加入边揽拌,并注入1000 g去离子水,使用电动磁力 揽拌装置进行约20min的充分揽拌,形成W娃溶胶为母液的混合稀释溶液3700g,静置、冷 却至室溫,备用;
[0046] (3)各组分试剂稀释液配制:在电动磁力揽拌装置揽拌的条件下,依次将100g辛 基酪聚氧乙締酸、乙二胺四乙酸四钢80g、Ig聚二甲基硅氧烷、0.5g异嚷挫嘟酬、1.5g异丙 酬及20g氨氧化钟依次加入到剩余的去离子水中,充分揽拌约20min,待各组分试剂充分溶 解于去离子水中后,取得混合水溶液1220g,静置、冷却至室溫,备用;
[0047] (4)准抛光液配制:将1220g各组分试剂稀释液缓慢均匀加入到3700g纳米磨料 稀释液中,边加边揽拌,流量控制在120ml/min左右,完全加入后,再充分揽拌30min,得到 混合均匀的准抛光液4920g,备用;
[0048] (5)抑值调节:将SOg乙二胺缓慢均匀加入到4920g准抛光液中,充分揽拌混合均 匀,此时抑值约为11,即获得5000g用于氧化嫁晶片化学机械抛光的抗解理抛光液。
[0049] 取上述用于氧化嫁晶片化学机械抛光的抗解理抛光液进行抛光实验,使用 化ipol-1202精密抛光机对氧化嫁晶片进行化学机械抛光,晶片外形尺寸为15X15mm,抛 光压力380g/cm2,抛光盘转速为80RPM,抛光液流量为20ml/min。抛光加工结束后氧化嫁晶 片表面完整、无解理缺陷,使用VK-X100/X200形状测量激光显微镜检测10X10ym平面区 域内表面粗糖度Ra数值为1.Onm,使用AFM-IIa型原子力显微镜测得5X5ym平面区域 内表面粗糖度Ra数
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