[發明專利]氧化鎵晶片抗解理懸浮研磨液及其制備方法

在審

• 申請號: 201510658056.0
• 申請日: 2015-10-14
• 公開（公告）號: CN105273638A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發明（設計）人: 周海;徐曉明;龔凱
• 申請（專利權）人: 鹽城工學院
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 楊海軍

技術領域

本發明涉及氧化鎵晶片（β-Ga₂O₃）的研磨加工技術領域，特別是一種適用于氧化鎵晶片高效、高質量粗/精研磨的抗解理懸浮研磨液及其制備方法。

背景技術

氧化鎵（β-Ga₂O₃）作為新型氮化鎵（GaN）襯底材料，與傳統的藍寶石（Al₂O₃）、碳化硅（SiC）等材料相比，具有晶格失配率更低、禁帶寬度達4.8～4.9eV，可見光波段透過率大于80%，最短透過波長達260nm等優異光電性能。該材料的透光性堪與Al₂O₃相媲美，導電性方面與SiC頗為相似，且能夠通過熔體法進行大尺寸單晶生長，是代替Al₂O₃和SiC的理想GaN襯底材料，因此，其在光電器件領域具有非常廣闊的市場前景。

隨著高亮、高效LED技術的發展，襯底晶片表面超精密加工技術面臨著更為苛刻的要求，在確保晶片表面高度完整性的基礎上，對表面粗糙度的要求達到了亞納米級。粗/精研磨加工旨在去除切割晶片時產生的鋸痕、微裂紋和亞表面損傷層，是通過化學機械拋光（CMP）獲得超光滑無損表面前的關鍵工藝步驟。氧化鎵（β-Ga₂O₃）晶體材料具有傳統Al₂O₃、SiC等光電子材料的硬脆性特征，莫氏硬度為5～6，由于粗/精研磨加工過程中，磨粒尺寸較大、研磨壓力相對較高，極易在晶片表面產生劃痕、麻點等缺陷。此外該材料還具有獨特的易解理特性，解理面為100面，對粗/精研磨加工過程中的研磨壓力、內部應力、過程溫度極具敏感性，尤其容易產生解理裂紋等缺陷，進而影響氧化鎵晶片的后續拋光加工的整體效率和質量。

目前，適用于Al₂O₃、SiC等晶體材料晶片的研磨液，在磨料的選取、研磨液的配比上都沒有考慮氧化鎵材料本身的物化特性，使用此類研磨液對氧化鎵晶片進行粗/精研磨加工時，難以獲得晶片表面完整性較高及晶片表面損傷層較低的高質量晶片，嚴重影響了晶片的后續加工品質。因此，對于氧化鎵晶片粗/精研磨加工工藝，尤其是專用抗解理懸浮研磨液的研究，顯得尤為迫切。

發明內容

發明目的：本發明是針對現有技術情況下，氧化鎵晶片粗/精研磨加工效率較低，晶片表面質量不高，易產生解理裂紋、劃痕等問題，通過大量試驗篩選得到一種氧化鎵晶片抗解理懸浮研磨液及其制備方法。本發明提供的研磨液懸浮狀態較為穩定，經較長時間放置無明顯組分物質沉淀，研磨顆粒分散均勻，使用該研磨液對晶片進行粗/精研磨加工，材料去除速率較快，可獲得表面完整性較高及表面損傷層較低的高質量晶片，可克服現有技術的不足。

技術方案：為了實現以上目的，本發明所采用的主要技術方案為：

一種氧化鎵晶片抗解理懸浮研磨液，它由下列重量百分比的原料制成：

氧化鋁微粉1～10%，分散觸變劑1～5%，表面活性劑1～10%，煤油40～50%，烷烴20～30%，pH值調節劑1～3%，消沫劑0.01～0.03%，殺菌劑0.01～0.02%，助清洗劑0.01～0.1%。

作為優選方案，以上所述的氧化鎵晶片抗解理懸浮研磨液，它由下列重量百分比的原料制成：

氧化鋁微粉5～10%，分散觸變劑3～5%，表面活性劑5～10%，煤油45～50%，烷烴25～30%，pH值調節劑1～3%，消沫劑0.02%，殺菌劑0.02%，助清洗劑0.05%。

作為優選方案，以上所述的氧化鎵晶片抗解理懸浮研磨液，所述氧化鋁微粉為α-Al₂O₃，純度99.9%以上，微粉粒徑為0.5～15μm，其中粗研磨時選用粒徑較大的微粉磨料5～15μm，可選型號：W7、W10、W14。精研磨時選用粒徑較小的微粉磨料0.5～5μm，可選型號：W0.5、W1、W1.5、W2.5、W3.5。

作為優選方案，以上所述的氧化鎵晶片抗解理懸浮研磨液，所述的分散觸變劑為聚乙烯醇和纖維素衍生物中的一種或幾種混合物，當為幾種混合時各組份間的配置比例為等份或者其它比例，其中纖維素衍生物主要為羥乙基纖維素、氰乙基纖維素和乙基纖維素。