[發(fā)明專利]一種高硬度微米研磨液及其配制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010222586.8
• 申請日: 2010-06-30
• 公開（公告）號: CN102311717A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 汪寧;陳曉娟;羅衛(wèi)軍;龐磊;劉新宇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號: C09K3/14
• 分類號: C09K3/14
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 周國城

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種高硬度微米研磨液及其配制方法。

背景技術(shù)

氮化鎵(GaN)作為第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料，以其禁帶寬度大(3.4eV)、擊穿電壓高(3.3MV/cm)、二維電子氣濃度高(＞10¹³cm²)、飽和電子速度大(2.8×10⁷cm/s)等特性在國際上受到廣泛關(guān)注。GaN在器件上的應(yīng)用被視為20世紀(jì)90年代半導(dǎo)體最重大的事件，目前，AlGaN/GaNHEMT器件的高頻、高壓、高溫以及大功率特性使之在微波功率器件方面有著巨大的前景。同時，GaN使半導(dǎo)體E發(fā)光二極管與激光器上了一個新臺階。

GaN是直接帶隙半導(dǎo)體材料，因此近年來成為國內(nèi)外半導(dǎo)體材料及光電子器件的研究熱點(diǎn)。但由于GaN很難制備體材料，所以必須在其它襯底材料上外延生長薄膜。作為GaN的襯底材料有多種，包括藍(lán)寶石、碳化硅、硅、氧化鎂、氧化鋅等。其中，藍(lán)寶石和碳化硅因?yàn)槠涓髯詢?yōu)良的性能脫穎而出，成為GaN外延襯底的優(yōu)先選擇。但是，這兩種材料的硬度都超過9，對其進(jìn)行機(jī)械加工，達(dá)到需要的厚度和粗糙度變得異常困難。研磨，是最常用的半導(dǎo)體晶片加工方法，其中使用研磨液的成分比例直接影響研磨的結(jié)果，因此，對研磨液進(jìn)行改進(jìn)可以大大優(yōu)化工藝條件，提高成品率。

研磨液的調(diào)配是提高研磨效果的重要因素，直接影響著研磨工藝去除被加工材料速率，被加工材料的表面平整度，粗糙度以及應(yīng)力損傷。研磨液的調(diào)配難度大，復(fù)雜因素很多，例如研磨用磨料顆粒在溶劑中難以分散均勻，顆粒粒度尺寸大小不平均，研磨液長時間使用發(fā)生磨料顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象，由于磨料顆粒和切削材料殘渣的凝積造成二次損傷，以及研磨液的PH值失調(diào)等。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種高硬度微米研磨液及其配制方法，以滿足GaN外延用襯底(碳化硅，藍(lán)寶石)進(jìn)行減薄研磨工藝的要求。

(二)技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種高硬度微米研磨液，該研磨液由單晶人造金剛石微粉、氧化鋁微粉、無機(jī)鹽混合物、有機(jī)物PEG200、氨水、丙酸和去離子水配置而成，具體質(zhì)量百分比為：金剛石微粉0.1～2.0％，氧化鋁微粉0.2～5.0％，無機(jī)鹽混合物0.2～5.0％，PEG200?0.5％～10％，氨水0.01～1％，丙酸0.01～1％，去離子水78～98.5％。

上述方案中，所述單晶人造金剛石微粉和氧化鋁微粉的顆粒直徑大小均為25～1μm。

上述方案中，所述無機(jī)鹽混合物作為分散劑，由硅酸鈉、次氯酸鈉和焦磷酸鈉配置而成。

上述方案中，所述有機(jī)物PEG200作為潤滑劑。

上述方案中，所述氨水和丙酸作為PH值調(diào)節(jié)劑。

上述方案中，所述去離子水作為溶劑。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供了一種配制高硬度微米研磨液的方法，該方法包括：

步驟1：水浴融化PEG200，水溫45～60℃；

步驟2：用量杯稱取5～100克PEG200，倒入去離子水中；

步驟3：熱板上加熱PEG200和去離子水混合溶液，攪拌均勻，熱板溫度40～50℃；

步驟4：稱取無機(jī)鹽混合物硅酸鈉/次氯酸鈉/焦磷酸鈉2～50克，倒入PEG200和去離子水的混合溶液中，一邊加入一邊攪拌；

步驟5：稱取1～20克金剛石微粉，倒入添加無機(jī)鹽混合物的混合溶液中制備成渾濁漿液，超聲攪拌；

步驟6：稱取2～50克氧化鋁微粉，倒入添加金剛石微粉的漿液中，超聲攪拌；

步驟7：將添加氧化鋁微粉的漿液放置在超聲臺上進(jìn)行振蕩攪拌20～30分鐘，超聲頻率40～60Hz；

步驟8：待漿液冷卻到20℃，加入氨水和丙酸，將PH值調(diào)整至6～10；

步驟9：將調(diào)節(jié)好PH值的漿液倒入密封容器，放置在超聲臺上進(jìn)行振蕩攪拌10～30分鐘，超聲頻率40～60Hz。

(三)有益效果

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明提供的這種高硬度微米研磨液及其配制方法，調(diào)配出的研磨液采用高硬度微米級磨料，使用效果理想，各項(xiàng)機(jī)械性能指標(biāo)均衡，滿足了GaN外延用襯底(碳化硅，藍(lán)寶石)進(jìn)行減薄研磨工藝的要求，是GaN外延用襯底(碳化硅，藍(lán)寶石)進(jìn)行減薄研磨工藝的理想選擇。