[發明專利]一種鍺晶體化學機械拋光的拋光液及使用方法

在審

• 申請號: 201711111759.7
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN109777303A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 宋叢愷
• 申請（專利權）人: 青島凱玉盈商貿有限公司
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種鍺晶體化學機械拋光的拋光液及使用方法，包括粗拋液和精拋液，所述粗拋液按重量％計主要由下列原料組成：磨料粒徑15?110nm、濃度≥40wt％、硬度≤7Mohs的SiO2水溶膠磨料10?50％、氧化劑0.2?1.5％、pH調節劑0.5?2％、螯合劑0.2?1.5％、表面活性劑0.1?1％；精拋液主要有表面活性劑0.1?0.5％，余量為去離子水。選擇兩步拋光法進行化學機械拋光，第一步選用粗拋液，第二步選用精拋液，兩步拋光在同一臺拋光機上完成。有益效果：可以解決鍺晶體材料化學機械拋光過程中速率低、粗糙度高、金屬離子及顆粒沾污等問題。

技術領域

本發明屬于CMP拋光液，尤其涉及一種鍺晶體化學機械拋光的拋光液及使用方法。

背景技術

鍺(Ge)既是一種稀有金屬，同時又是一種極為重要的半導體材料。鍺的相對原子質量為72.59，密度是5.35g/cm3；鍺的熔點和沸點都較高，分別為937.4℃和2830℃。鍺表面呈銀灰色，晶格屬金剛石型。

鍺在國家安全的保障和國民經濟的建設方面都發揮著不可替代的作用。它被視為是一種十分重要的戰略資源。目前它已經成為了新型的清潔能源材料。在太陽能電池領域鍺單晶得到了廣泛而成功的應用,太陽能電池可將光能轉化為電能，它對改善地球環境、緩解能源危機有著極其重要的意義。如何有效地提高其光電轉換效率一直是該領域持續關注的課題。隨著航天航空事業的持續發展,對于空間站、宇宙飛船和人造衛星上應用的太陽能電池的性能提出了更高更為苛刻的要求。雖然硅太陽能電池發展成熟、應用廣泛,但是硅太陽能電池光電轉換效率低、抗輻射能力差，因而其進一步發展受到了明顯的限制。鍺襯底太陽能電池具有光電效率高、抗輻射等優點,目前正被廣泛地應用于空間太陽能電池領域，除此之外相對于傳統太陽能電池，鍺/砷化鎵太陽能電池還具有成本低、重量輕等優點；同時鍺材料也廣泛地應用于計算機、導航、通訊、自動化以及光纖、光學、原子能等領域。然而，鍺材料成本較高，若采用傳統的研磨和拋光方法來進行加工，不僅會浪費原材料而且無法保證加工質量；鍺材料的研究開發和廣泛應用正在推動著鍺拋光片需求量的逐年上升，雖然我國鍺資源儲備居全球第一，但現階段鍺材料仍需要從國外進口，因此針對于鍺單晶的化學機械拋光技術的研究已成為人們關注的熱點。

發明內容

本發明的目的在于克服上述技術的不足，提供一種鍺晶體化學機械拋光的拋光液及使用方法，拋光液采用無離子氧化劑、堿性pH調節劑、高濃度低硬度磨料、表面活性劑、螯合劑為主要成分，并采用粗、精拋二步拋光使用的方法，可提高拋光效率，改善表面粗糙度；可以解決鍺晶體材料化學機械拋光過程中速率低、粗糙度高、金屬離子及顆粒沾污等技術問題，為實現鍺單晶材料高速率、低粗糙、環保、工藝簡化的表面加工奠定基礎。

本發明為實現上述目的，采用以下技術方案：一種鍺晶體化學機械拋光的拋光液，其特征是：包括粗拋液和精拋液，所述粗拋液按重量％計主要由下列原料組成：磨料粒徑15-110nm、濃度≥40wt％、硬度≤7Mohs的SiO2水溶膠磨料10-50％、氧化劑0.2-1.5％、pH調節劑0.5-2％、螯合劑0.2-1.5％、表面活性劑0.1-1％；pH調節劑為有機堿；所述精拋液按重量％計主要由下列原料組成：表面活性劑0.1-0.5％，99.5-99.9％去離子水。

所述拋光液的制備方法：按重量％計，粗拋液：將10-50％納米SiO2水溶膠邊攪拌邊加入去離子水稀釋至完全溶解，隨后邊攪拌邊依次加入0.1-1％的活性劑、0.2-1％的螯合劑、0.5-2％pH調節劑和0.2-1.5％氧化劑；精拋液：將0.1-0.5％非離子表面活性劑邊攪拌邊加入99.5-99.9％去離子水中。

所述氧化劑為氧化性適中無金屬離子的H2O2。

所述活性劑為FA/OI型表面活性劑、OII-7((C1OH21-C6H4-O-CH2CH2O)7-H)、OII-10((C1OH21-C6H4-O-CH2CH2O)10-H)、O-20(C12-18H25-37-C6H4-O-CH2CH2O)70-H)、或JFC的一種或幾種混合。