一种化学机械抛光液的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种抛光液，具体涉及一种蓝宝石抛光晶片用化学机械抛光液。
【背景技术】
[0002] 蓝宝石，又称白宝石，组成为α -A1A，透明，与天然宝石具有相同的光学特性和 力学性能，有很好的热特性，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，耐磨性好，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，广泛应用于工业、国防、科研、民用等领域，越来越多地用作固体激光、红外窗口、半 导体芯片的衬底片、发光二极管衬底片、精密耐磨轴承等高技术领域中零件的制造材料。蓝 宝石由于其硬度高且脆性大，机械加工困难。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，是目前重点研宄的难题。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，同时随着LED元件的不断拓展，蓝宝石已经成为最重要的衬底 材料之一，具有极大的国内外市场需求。
[0003] 蓝宝石是目前最为普遍的LED衬底材料，作为衬底材料，其晶体表面要求超光滑。 LED器件的质量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。目前工业界中蓝宝石CMP均采用氧化硅抛光液，最突出的问题是抛光速率低，加工周期 长。为了降低加工成本，提高加工效率，拥有高速率的蓝宝石化学机械抛光液成为亟待解决 的问题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种化学机械抛光液，用于克服现有技术中应用于蓝宝石 的化学机械抛光液抛光速率低，加工周期长的问题。
[0005] 为实现上述目的，本发明是采取以下的具体技术方案实现的：
[0006] -种化学机械抛光液，以所述化学机械抛光液的总质量计，所述化学机械抛光液 包括以下原料组分及重量百分含量：
[0007] 无机研磨剂 0· 1?50wt%
[0008] 氨羧型螯合剂 0. 01?5wt%
[0009] 余量为pH调节剂和水。
[0010] 本发明提供的一种蓝宝石衬底及窗口片用化学机械抛光液，包含无机研磨剂。无 机研磨剂在抛光过程中，可通过抛光材料-研磨剂-抛光垫的接触，实现对抛光材料的机械 去除。研磨剂通过自身硬度、表面化学活性以及表面带电情况等，影响着CMP工艺中抛光表 面材料的去除。
[0011] 优选地，所述无机研磨剂选自胶体SiO2或烧结SiO2，所述无机研磨剂的粒径范围 为 1 ?500nm。
[0012] 优选地，所述无机研磨剂为胶体SiO2JZf述胶体SiO 2的粒径为5?150nm。
[0013] 更优选地，所述胶体SiO2的平均粒径为60?100nm。
[0014] 优选地，所述氨羧型螯合剂选自乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠盐、二乙烯三胺 五乙酸、氮川三乙酸、S，S-乙二胺二琥珀酸、L-谷氨酸二乙酸四钠、丙二胺四乙酸、甘氨酸、 丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、赖氨酸、精氨酸和组氨酸中的一种 或几种。
[0015] 所述乙二胺四乙酸缩写为EDTA。
[0016] 氨羧型鳌合剂的加入，有利于加强CMP中化学作用，通过鳌合作用，提高研磨剂的 靶向性，能够迅速与被抛光材料的表面进行化学反应，从而提高了抛光速率。
[0017] 更优选地，所述氨羧型鳌合剂选自甘氨酸、氮川三乙酸和乙二胺四乙酸中的一种 或多种。
[0018] 优选地，所述pH调节剂选自乙酸、柠檬酸、盐酸、氢氧化钾、氢氧化钠、氨水、哌啶 和四甲基氢氧化铵中的一种或几种。
[0019] 优选地，所述化学机械抛光液的pH为8?13。
[0020] 优选地，以所述化学机械抛光液的总质量计，所述无机研磨剂为0. 5?40wt%。
[0021] 更优选地，以所述化学机械抛光液的总质量计，所述无机研磨剂为5?30wt%。
[0022] 优选地，以所述化学机械抛光液的总质量计，所述氨羧型螯合剂为0.001? 2wt% 〇
[0023] 优选地，以所述化学机械抛光液的总质量计，所述氨羧型螯合剂为0. 05?2wt%。
[0024] 优选地，所述化学机械抛光液的pH为8. 5?11。
[0025] 更优选地，所述化学机械抛光液的pH为9. 0?10. 0。
[0026] 优选地，本发明中所述水为去离子水。
[0027] 本发明还提供了如上述所述化学机械抛光液在蓝宝石抛光晶片上的应用。
[0028] 具体为在蓝宝石衬底及窗口材料上的应用。
[0029] 本发明化学机械抛光液的有益效果为：
[0030] 1)通过本发明提供的化学机械抛光液可以显著提高抛光速率，其抛光速率是现有 技术中化学机械抛光液的至少1. 5倍。
[0031] 2)采用本发明中化学机械抛光液处于蓝宝石衬底时衬底材料表面无划痕、粗糙度 显著降低。
[0032] 3)采用本发明中的化学机械抛光液，能够实现对蓝宝石材料的高效抛光处理，使 得蓝宝石衬底及窗口片能够工业化生产。
[0033] 本发明中的化学机械抛光液克服了现有技术中的种种缺陷而具有创造性。
【具体实施方式】
[0034] 本发明将通过下列实施例进一步加以详细描述，下列实施例仅用来举例说明本发 明，而不对本发明的范围作任何限制，任何熟悉此项技术的人员可以轻易实现的修改和变 化均包括在本发明及所附权利要求的范围内。
[0035] 本实施例中的蓝宝石衬底抛光测试的仪器及参数如下：
[0036] A.仪器：抛光机（Speedfam 36GPAW)
[0037] B.条件：压力（Down Force) :400g/cm2
[0038] 抛光盘转速（Pad Speed) :60rpm
[0039] 抛光头转速（Carrier Speed) : 55rpm
[0040] 温度：35 ?60 °C
[0041] 抛光液流速（Feed Rate) :1 ?2L/min
[0042] C.抛光液：取实施例抛光液（如表I所示）进行测试。
[0043] 采用Speedfam 36GPAW抛光机对2英寸C向蓝宝石衬底进行抛光。
[0044] 实施例1?6中各组分种类及含量见表1所述^实施例1?6中所述胶体SiO^ 粒径为5?150nm。
[0045] 表1中的固含量是指采用的胶体二氧化硅中二氧化硅的质量含量。
[0046] 表 1
[0047]
【主权项】
1. 一种化学机械抛光液，其特征在于，以所述化学机械抛光液的总质量计，所述化学机 械抛光液包括以下原料组分及重量百分含量： 无机研磨剂 0· 1?50wt% 氨羧型螯合剂 0. Ol?5wt% 余量为pH调节剂和水。
2. 如权利要求1所述化学机械抛光液，其特征在于，所述无机研磨剂选自胶体SiO 2或 烧结SiO2，所述无机研磨剂的粒径范围为1?500nm。
3. 如权利要求1所述化学机械抛光液，其特征在于，所述无机研磨剂为胶体SiO2;所述 胶体SiOjA粒径为5?150nm。
4. 如权利要求1所述化学机械抛光液，其特征在于，所述氨羧型螯合剂选自乙二胺四 乙酸、乙二胺四乙酸二钠盐、二乙烯三胺五乙酸、氮川三乙酸、S，S-乙二胺二琥珀酸、L-谷 氨酸二乙酸四钠、丙二胺四乙酸、甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、谷 氨酰胺、赖氨酸、精氨酸和组氨酸中的一种或几种。
5. 如权利要求1所述化学机械抛光液，其特征在于，所述pH调节剂选自乙酸、柠檬酸、 盐酸、氢氧化钾、氢氧化钠、氨水、哌啶和四甲基氢氧化按中的一种或几种。
6. 如权利要求1所述化学机械抛光液，其特征在于，所述化学机械抛光液的pH为8? 13。
7. 如权利要求1所述化学机械抛光液，其特征在于，以所述化学机械抛光液的总质量 计，所述无机研磨剂为〇. 5?40wt%。
8. 如权利要求1所述化学机械抛光液，其特征在于，以所述化学机械抛光液的总质量 计，所述氨羧型螯合剂为〇. 001?2wt%。
9. 如权利要求1所述化学机械抛光液，其特征在于，所述化学机械抛光液的pH为 8. 5 ?11〇
10. 如权利要求1?9任一项所述化学机械抛光液在蓝宝石抛光晶片上的应用。
【专利摘要】一种化学机械抛光液，以所述化学机械抛光液的总质量计，所述化学机械抛光液包括以下原料组分及重量百分含量：无机研磨剂0.1~50wt%、氨羧型螯合剂0.01~5wt%、余量为pH调节剂和水。本发明化学机械抛光液的有益效果为：通过本发明提供的化学机械抛光液可以显著提高抛光速率，其抛光速率是现有技术中化学机械抛光液的至少1.5倍；应用于蓝宝石衬底时衬底材料表面无划痕、粗糙度显著降低；能够实现对蓝宝石材料的高效抛光处理，使得蓝宝石衬底及窗口片能够工业化生产。
【IPC分类】H01L21-304, C09G1-02
【公开号】CN104559800
【申请号】CN201410857244
【发明人】刘卫丽, 侯蕾
【申请人】上海新安纳电子科技有限公司, 中国科学院上海微系统与信息技术研究所
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月30日