CN104449399A - 一种适用于蓝宝石a面的化学机械抛光组合物 - Google Patents

一种适用于蓝宝石a面的化学机械抛光组合物 Download PDF

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何彦刚
牛新环
孙鸣
陈国栋
张玉峰
周建伟
刘玉岭
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    • C09G1/00—Polishing compositions
    • C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

本发明公开了一种适用于蓝宝石A面的化学机械抛光组合物。本发明组合物由研磨颗粒、络合剂、表面活性剂、抑菌剂、无机碱和水组成；研磨颗粒的含量为重量百分比5～50％；络合剂的含量为重量百分比0.01～10％；表面活性剂的含量为重量百分比0.01～5％；抑菌剂的含量为重量百分比0.001～1％；无机碱的含量为重量百分比0.1～10％；用水补足含量至重量百分比100％。经本发明所述抛光组合物抛光后的A面蓝宝石晶片的去除速率与表面粗糙度效果较好，去除速率从现有的0.4um/h左右提高到1um/h以上，可显著提高生产效率。

Description

一种适用于蓝宝石A面的化学机械抛光组合物
技术领域
本发明属于蓝宝石晶片的加工领域，特别涉及一种用于蓝宝石A面的化学机械抛光组合物。
背景技术
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℃，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。
蓝宝石具有优异的化学稳定性、光学透明性和合乎需要的机械性能，如抗碎裂性、耐久性、抗刮擦性、抗辐射性和在高温的挠曲强度等，已广泛应用于LED衬底，红外窗口，手机面板等领域。无论是LED衬底、红外窗口、还是手机面板，都需要表面超光滑，而此目的的实现很大程度依赖于蓝宝石衬底的表面加工，化学机械抛光(CMP)是其目前最普遍的表面加工技术。CMP工艺中最关键耗材之一是抛光液，其性能直接影响加工后的表面质量。
蓝宝石晶片根据用途不同可以沿着许多结晶轴切割，见图1，例如C面(0001向，也称为0度平面或基面)、A面(11-20方向，也称为90度蓝宝石)和R面(1-102方向，与C面成57.6度)。C面蓝宝石不具极性，所以最常用作LED衬底，在此基础上生长GaN磊晶。R面蓝宝石特别用于半导体、微波和压力传感器中。A面蓝宝石较C面与R面更加致密，用其加工成为窗口片、手机面板，不仅利用其更耐高温、抗腐蚀和高硬度等优势，更避免了C面存在的晶片缺陷问题，提高了晶体的利用率，大大降低了成本。由于蓝宝石C面与A面致密度不同，抛光过程中所使用的抛光组合物也不同，抛光去除更加致密的蓝宝石A面，最突出的问题是抛光速率低，加工周期长。目前整个蓝宝石行业仍较多专注于C面LED衬底的加工，对于A面的化学机械抛光加工技术还少有报道。随着红外窗口、手机面板等A面蓝宝石的大量使用，迫切需要开发适用于A面的蓝宝石抛光组合物，以满足近年来急剧增长额市场需求。
发明内容
本发明的目的是，克服现有技术中存在的不足，提供一种适用于蓝宝石A面的化学机械抛光组合物。
本发明一种适用于蓝宝石A面的化学机械抛光组合物，通过以下技术方案实现：
所述的一种适用于蓝宝石A面的化学机械抛光组合物，由研磨颗粒、络合剂、表面活性剂、抑菌剂、无机碱和水组成；
所述的研磨颗粒为二氧化硅、三氧化二铝或覆盖铝的二氧化硅高分子研磨颗粒中的一种或多种组合物；研磨颗粒的较佳含量为重量百分比5～50％，更佳含量为10-40％；研磨颗粒的粒径为20～200nm，较佳为40-150nm，更佳为60-120nm；
所述的络合剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸钠盐、乙二胺四乙酸钾盐、羟乙基乙二胺、氨基三乙酸钠盐、氨基三乙酸钾盐中的一种或多种组合物，络合剂的较佳含量为重量百分比0.01～10％；
所述的表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚、仲醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种组合物，表面活性剂的较佳含量为重量百分比0.01～5％；
所述的抑菌剂为对羟基苯甲酸甲酯、羟乙基六氢均三嗪、三氯叔丁醇中的一种或几种组合物，抑菌剂的较佳含量为重量百分比0.001～1％；
所述的无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种组合物，无机碱的较佳含量为重量百分比0.1～10％；
所述的水较佳为去离子水，用水补足含量至重量百分比100％。
本发明的抛光液可按下述方法制备：将所有组分按比例混合均匀，直接使用。
本发明的积极进步效果在于：此抛光组合物适用于蓝宝石A面的化学机械抛光，经本发明所述抛光组合物抛光后的A面蓝宝石晶片的去除速率与表面粗糙度效果较好，去除速率从现有的0.4um/h左右提高到1um/h以上，可显著提高生产效率。
附图说明
图1蓝宝石晶片不同结晶面示意图。
抛光条件：压力为150-400g/cm2，转速为20-60rpm，流量为0.5-2L/min，抛光垫为市售Suba600或Suba800型或其他聚氨酯型抛光殿。抛光机台为台湾创技单面抛光机，用XP300台阶仪测量抛光去除速率，用Angilent 5600LS原子力显微镜测量50um*50um的区域内的表面粗糙度值。

Claims (5)

1.一种适用于蓝宝石A面的化学机械抛光组合物，其特征在于，其由研磨颗粒、络合剂、表面活性剂、抑菌剂、无机碱和水组成；
所述的研磨颗粒为二氧化硅、三氧化二铝或覆盖铝的二氧化硅高分子研磨颗粒中的一种或多种；研磨颗粒的含量为重量百分比5～50％；
所述的络合剂为乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸钠盐、乙二胺四乙酸钾盐、羟乙基乙二胺、氨基三乙酸钠盐、氨基三乙酸钾盐中的一种或多种；络合剂的含量为重量百分比0.01～10％；
所述的表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚、仲醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种；表面活性剂的含量为重量百分比0.01～5％；
所述的抑菌剂为对羟基苯甲酸甲酯、羟乙基六氢均三嗪、三氯叔丁醇中的一种或几种；抑菌剂的含量为重量百分比0.001～1％
所述的无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种；无机碱的含量为重量百分比0.1～10％；
用水补足含量至重量百分比100％。
2.如权利要求1所述的一种适用于蓝宝石A面的化学机械抛光组合物，其特征在于，研磨颗粒的含量为10-40％。
3.如权利要求1所述的一种适用于蓝宝石A面的化学机械抛光组合物，其特征在于，所述的研磨颗粒的粒径为20～200nm。
4.如权利要求3所述的一种适用于蓝宝石A面的化学机械抛光组合物，其特征在于，研磨颗粒的粒径为40-150nm。
5.如权利要求4所述的一种适用于蓝宝石A面的化学机械抛光组合物，其特征在于，研磨颗粒的粒径为60-120nm。
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