[发明专利]一种用于LED用蓝宝石衬底片精密抛光的抛光液

说明书

技术领域

本发明涉及LED用蓝宝石衬底片精密抛光所用的抛光液。

背景技术

半导体材料GaN的应用使LED上了一个新台阶，由于GaN很难制备体材料，必须在其它衬底材料上生长薄膜，因单晶蓝宝石基片与GaN晶格能相匹配且单晶蓝宝石基片在可见光范围内其透光性较好，所以蓝宝石是最主要的衬底材料，目前已能在蓝宝石上外延出高质量的GaN材料，并已研制出高亮度的LED。

蓝宝石作为衬底片，对其加工质量有着非常高要求。作为衬底片的蓝宝石基片，要求其在金属有机物化学气相淀积（MOVCD）后的表面是超光滑、无损伤表面。当前国内蓝宝石衬底片的水平，普遍存在以下问题：

（1）抛光面的粗糙度较大（Ra≥5nm）；

（2）晶片表层存在划痕较重，有20%左右的晶片表面有粗、深痕迹，需要重新抛光。部分经过返工的蓝宝石片容易出现由于研磨抛光过度而导致蓝宝石厚度过薄而报废的现象。

（3）抛光液配制不当不仅加工成本高而且废液处理易引环境污染。

晶体材料的抛光方法主要有：机械抛光、化学抛光、离子束抛光、激光抛光等。根据蓝宝石晶片的物理和化学特性，蓝宝石衬底片精密抛光采用机械抛光和化学抛光相结合，以化学方式为主的化学机械抛光技术（CMP），它借助于抛光液中超微粒子的研磨作用及浆料的化学腐蚀作用，实现超光滑无损伤精密抛光。

CMP是半导体制造控术领域中的核心技术之一，可以有效地兼顾加工表面的全局和局部平整度，已成为当前最广泛使用的平坦化技术，是一种真正意义上的原子分子级的极限加工技术。它在机械抛光过程中加入了化学反应，大大提高了抛光精度和抛光速率，从而极大的提高了抛光的质量和生产效率，降低了生产成本。

抛光液是影响CMP质量的决定性因素。它既影响CMP化学作用过程，又影响到机械作用过程。抛光液中的化学成分，能够调节溶液的PH值，影响氧化物表面的带电类型和电荷量，决定表面的水合等化学反应过程。抛光液中的磨料，在压力作用下与基片表面摩擦，影响着反应产物的去除速率。抛光液的配方是决定化学机械抛光效果的关键。

合适配比的抛光液，可以使抛光液和晶片发生化学反应，将不溶物质，变成易溶物，再通过机械摩擦将这些易溶物从晶片表面去掉，相互促进形成良性循环，使抛光片表面实现全局光滑平面化，加工效率高，精度高，而且还可以降低设备成本和加工成本，在配制抛光液中要避免使用强酸强碱等化学试剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于LED用蓝宝石衬底片在精密抛光时所用的抛光液。

本发明采用的技术方案是：一种用于LED用蓝宝石衬底片精密抛光的抛光液，其特征是它包括由粒径为50～70nm含量25～35wt%的纳米磨料、0.7～1.0 wt%的PH值调节剂、添加0.4～0.7 wt%分散剂及0.1%～0.3%表面活性剂混合而成， PH值要求调节在9～13范围内，常温下黏度为0.80～1.1mm2/ s 。

上述纳米磨料为磨料粒径为50～70nm的SiO2纳米微粉含量为25～35wt%的硅溶胶。

上述PH值调节剂为含量为0.7～1.0 wt%的有机碱二乙醇胺。

上述分散剂为含量为0.4～0.7wt%的乙二胺。

上述表面活性剂为含有0.1%～0.3%活性剂壬基酚聚氧乙烯醚。 

 

本发明用于蓝宝石衬底片精密抛的抛光液，对抛光液的基本要求是：流动性好、分散均匀、磨粒悬浮性能好、抛光速率快、基片表面质量好、容易清洗及无毒无污染。据资料介绍的蓝宝石抛光液存在的主要问题及综合酸性和碱性抛光液的优缺点，本发明定位于配制碱性抛光液。在抛光液中对抛光效果影响较大的成分主要是磨料、PH值调节剂、添加剂等。

对金刚石、二氧化硅（SiO2）和氧化铝（Al2O3）三种能作为蓝宝石CMP所使用的主要纳米磨料进行了实验比较结果是：金刚石硬度大，能保证抛光速率，但最大的缺点是抛光面损伤严重，且抛光表面不易清洗干净。Al2O3作为磨料时,由于在碱性条件下易生成溶于水的产物, 降低磨料的体积分数, 影响去除速率,还会给表面造成损伤。纳米级胶体型SiO2磨料硬度适中，不会因硬度对基片造成划伤，粘度较小，粘附性弱，抛光后易清洗，且在碱性条件下稳定性较好，所以拟定选取硅溶胶做为磨料配制抛光液。