本发明专利技术涉及蓝宝石衬底材料表面高精密加工过程中化学机械抛光（ＣＭＰ）抛光液的制备方法。本方法抛光液选用纳米ＳｉＯ２磨料，磨料的浓度为３０－５０ｗｔ％，粒径１５－１００ｎｍ，以利于材料的去除及表面平整化。抛光液的ｐＨ值９－１３，既能满足有效去除，也能保证硅溶胶的稳定性；制备过程中采用密闭系统下负压搅拌制备法，避免了传统的复配、机械搅拌等制备方法带来的有机物、大颗粒、金属离子等的污染，可以达到超净的要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于抛光液制备方法，特别是涉及蓝宝石衬底材料的抛光液制备方法。
技术介绍
蓝宝石单晶(Sapphire)，又称白宝石，分子式为Al2O3，透明，与天然宝石具有 相同的光学特性和力学性能，有着很好的热特性，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，有很好的耐磨性，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，所以被广泛应用于工业、国防、科研等领 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、精密耐磨轴承等高技 术领域中零件的制造材料。随着节能减排及绿色能源的提出，作为制作发光器件衬底的蓝宝石晶片加工成 为人们研究的焦点。作为继Si、GaAs之后的第三代半导体材料的GaN，其在器件上的 应用被视为20世纪90年代后半导体最重大的事件，它使半导体发光二极管与激光器上了 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，作为GaN的 衬底材料有多种，包括蓝宝石、碳化硅、硅、氧化镁、氧化锌等，其中蓝宝石是最主要 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GaN基蓝色发 光二极管及激光二极管。蓝宝石由于其硬度高且脆性大，机械加工困难。而蓝宝石衬底是目前最为普遍 的一种衬底材料，作为衬底材料对晶体表面提出了超光滑的要求。研究表明器件的质量 很大程度上依赖于衬底的表面加工。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，是目前重点研究的难题。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，为了满足蓝宝石光学器件发展的需求，蓝宝石化学机械抛光 (Chemical-Mechanical Polishing,简称CMP)的机理及技术成为急待解决的重要问题.作为抛光技术之一的可获得干净、无污染、便于储存、运输、使成本降低的高 浓度、高pH值抛光液制备方法尤其重要。目前国内在蓝宝石批量生产中所用的抛光液大 部分靠进口，原因之一就是国内传统抛光液制备方法带来的污染等负面作用。如传统的 复配及机械搅拌等制备方法容易造成有机物、金属离子、大颗粒等有害污染，从而造成 后续加工中成本的提高及器件成品率的降低。
技术实现思路
本专利技术是为了解决公知蓝宝石衬底材料抛光液在制备过程中存在的有机物、金 属离子、大颗粒等有害污染，而公开一种简便易行、无污染的蓝宝石衬底材料抛光液制 备方法。本专利技术蓝宝石衬底材料CMP抛光液的制备方法步骤如下(1)将密闭反应器系统用去离子水负压涡流下清洗三遍；密闭反应器原材料选 用无污染的聚丙烯、聚乙烯或聚甲基丙烯酸甲脂；3(2)在负压涡流状态下逐渐加入胺碱调节pH值，加入胺碱的量为1_5%，无机 强碱试剂用18ΜΩ以上超纯水稀释后在负压涡流状态下逐渐吸入，加入无机强碱的量为 0.1-1% ； pH 值调节为 9-13 ；(3)在负压涡流状态下逐渐加入天津晶岭微电子材料有限公司销售的FA/0活性 剂，加入FA/0活性剂的量为0.25-2% ；持续时间15分钟；(4)在负压涡流状态下逐渐加入天津晶岭微电子材料有限公司销售的FA/0螯合 剂，加入FA/0螯合剂的量为0.25-2% ；(5)将浓度30 50wt%的纳米SiO2溶胶用负压吸入反应器内并呈涡流状态，所 述溶胶是粒径15 lOOnm、分散度< 0.001、莫氏硬度7的SiO2溶胶；(6)充分搅拌，搅拌时间为5-15分钟，均勻后进行灌装；上述各重量百分比均以最后得到的抛光液为基准。上述天津晶岭微电子材料有限公司销售的FA/0活性剂为聚氧乙烯醚， 是(C15H15 190 (CH2CH2O) 5H)、(C20H15 190 (CH2CH2O) 5H)、(C4OH15 190 (CH2CH2O)5H)的复合物。上述天津晶岭微电子材料有限公司销售的FA/0螯合剂为乙二胺四乙酸四(四羟 乙基乙二胺)，结构式如下权利要求1.一种蓝宝石衬底材料CMP抛光液的制备方法，其特征在于按照下述步骤进行 (重量％)(1)将密闭反应器系统用去离子水负压涡流下清洗三遍；密闭反应器原材料选用无 污染的聚丙烯、聚乙烯或聚甲基丙烯酸甲脂；(2)在负压涡流状态下逐渐加入胺碱调节pH值，加入胺碱的量为1_5%，无机强 碱试剂用18ΜΩ以上超纯水稀释后在负压涡流状态下逐渐吸入，加入无机强碱的量为 0.1-1% ； pH 值调节为 9-13 ；(3)在负压涡流状态下逐渐加入天津晶岭微电子材料有限公司销售的FA/0活性剂， 加入FA/0活性剂的量为0.25-2% ；持续时间15分钟；(4)在负压涡流状态下逐渐加入天津晶岭微电子材料有限公司销售的FA/0螯合剂， 加入FA/0螯合剂的量为0.25-2% ；(5)将浓度30 50wt%的纳米SiO2溶胶用负压吸入反应器内并呈涡流状态，所述溶 胶是粒径15 lOOnm、分散度< 0.001、莫氏硬度7的SiO2溶胶；(6)负压涡流状态下充分搅拌，搅拌时间为5-15分钟，均勻后进行灌装；上述胺碱、无机强碱、FA/0活性剂和FA/0螯合剂的重量百分比均以最后得到的抛 光液为基准。2.根据权利要求1所述的蓝宝石衬底材料CMP抛光液的制备方法，其特征在于所 述步骤(2)胺碱为羟乙基乙二胺、三乙醇胺、四甲氢氧化铵中的任一种。全文摘要本专利技术涉及蓝宝石衬底材料表面高精密加工过程中化学机械抛光(CMP)抛光液的制备方法。本方法抛光液选用纳米SiO2磨料，磨料的浓度为30-50wt％，粒径15-100nm，以利于材料的去除及表面平整化。抛光液的pH值9-13，既能满足有效去除，也能保证硅溶胶的稳定性；制备过程中采用密闭系统下负压搅拌制备法，避免了传统的复配、机械搅拌等制备方法带来的有机物、大颗粒、金属离子等的污染，可以达到超净的要求。文档编号C09G1/02GK102010669SQ20101023214公开日2011年4月13日 申请日期2010年7月21日 优先权日2010年7月21日专利技术者刘玉岭, 刘金玉, 牛新环 申请人:天津晶岭微电子材料有限公司本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种蓝宝石衬底材料ＣＭＰ抛光液的制备方法，其特征在于：按照下述步骤进行（重量％）：（１）将密闭反应器系统用去离子水负压涡流下清洗三遍；密闭反应器原材料选用无污染的聚丙烯、聚乙烯或聚甲基丙烯酸甲脂；（２）在负压涡流状态下逐渐加入胺碱调节ｐＨ值，加入胺碱的量为１－５％，无机强碱试剂用１８ＭΩ以上超纯水稀释后在负压涡流状态下逐渐吸入，加入无机强碱的量为０．１－１％；ｐＨ值调节为９－１３；（３）在负压涡流状态下逐渐加入天津晶岭微电子材料有限公司销售的ＦＡ／Ｏ活性剂，加入ＦＡ／Ｏ活性剂的量为０．２５－２％；持续时间１５分钟；（４）在负压涡流状态下逐渐加入天津晶岭微电子材料有限公司销售的ＦＡ／Ｏ螯合剂，加入ＦＡ／Ｏ螯合剂的量为０．２５－２％；（５）将浓度３０～５０ｗｔ％的纳米ＳｉＯ↓［２］溶胶用负压吸入反应器内并呈涡流状态，所述溶胶是粒径１５～１００ｎｍ、分散度＜０．００１、莫氏硬度７的ＳｉＯ↓［２］溶胶；（６）负压涡流状态下充分搅拌，搅拌时间为５－１５分钟，均匀后进行灌装；上述胺碱、无机强碱、ＦＡ／Ｏ活性剂和ＦＡ／Ｏ螯合剂的重量百分比均以最后得到的抛光液为基准。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉岭，牛新环，刘金玉，
申请(专利权)人：天津晶岭微电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：12
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。