CN115477899B - 一种基于氧化还原电位机理的氮化镓化学机械抛光液 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种氮化镓化学机械抛光液技术领域，尤其涉及氧化还原电位机理的化学作用技术领域，包括如下步骤：步骤S1：纯水中加入质量百分比m1的氧化还原电位调节剂；步骤S2：加入质量百分比m2的研磨颗粒，并缓慢加入质量百分比为m3的无水乙二胺；步骤S3：用氢氟酸和谷氨酸调节抛光液PH值。

Description

一种基于氧化还原电位机理的氮化镓化学机械抛光液

【技术领域】

本发明涉及一种氮化镓化学机械抛光液技术领域，尤其涉及氧化还原电位机理的化学作用技术领域。

【背景技术】

虽然半导体集成电路等电子设备通常建在硅单晶衬底上，具有更好电特性用于功率器件的氮化镓GaN。由氮化镓GaN制成的功率器件可以处理更大的功率，产生更少的热量，并且可以小型化。

最近随着集成电路制造技术的进步，集成度显着提高，并且多层化并且布线越来越多，因此在形成每层的过程中需要整个半导体晶圆的平面化，也就是全局平坦化。实现整个半导体晶圆这种平坦化的技术之一是化学机械抛光(CMP)的抛光方法。在CMP方法中，当无纺布或抛光垫被压在晶圆上旋转时，含有细小研磨颗粒的浆料进行抛光。这种CMP方法实现了相对精确的抛光加工，因为使用液体组分进行化学抛光和使用抛光磨料颗粒进行机械抛光具有协同效应。

然而，将这种抛光加工条件直接应用于由氮化镓GaN是不合适的，其抛光加工比SiC单晶基体更难，因此仍需要改进并寻找更优的抛光方案。本发明提供一种基于氧化还原电位机理的氮化镓化学机械抛光液，抛光液的氧化还原电位的调控提供了更优的抛光方案。氧化还原电位可反映氧化还原性质，可以反映溶液得失电子的能力和趋势，通常以毫伏(mV)为单位，数值越高代表其得电子能力较强，代表处于氧化状态。在一定范围内，增加水中的pH值、硬度、碱度、盐度、硅酸盐浓度或降低水中的溶解氧都可降低氧化还原电位。

【发明内容】

本发明是针对上述情况而研发的，本发明的目的在于提供一种基于氧化还原电位机理的氮化镓化学机械抛光液，GaN是一种比SiC更难加工的材料，通过调节无水三氯化铁、三氧化二铁氧化还原电位来赋予抛光液氧化性。对氮化镓的抛光中实现优良的抛光性能，本发明对于氮化镓GaN，抛光性能非常出色。

【实施例】

本发明解决技术问题的方案是提供一种基于氧化还原电位机理的氮化镓化学机械抛光液，包括如下步骤：

步骤S1：纯水中加入质量百分比m1的氧化还原电位调节剂；

步骤S2：加入质量百分比m2的研磨颗粒，并缓慢加入质量百分比为m3的无水乙二胺；

步骤S3：用氢氟酸和谷氨酸调节抛光液PH值；

优选地，所述氧化还原电位调节剂由三氯化铁和三氧化二铁组成；

优选地，所述氧化还原调节剂，其中无水三氯化铁：三氧化二铁的质量比为1：1-2：1；

优选地，所述氧化还原电位调节剂质量百分比m1为1-2wt％,研磨颗粒质量百分比m2为2-5wt％，粒径d2为0.01-0.5μm,无水乙二胺质量百分比m3为0.5-1wt％；

优选地，研磨颗粒包含但不限于氧化铝、氧化镁、氧化硅、氧化钛，其中，优选包括至少一种金属氧化物；较低密度的氧化物(氧化物金属元素相对原子质量在24-48之间)可以使氧通过氧化物更快地扩散，从而产生更快的氧化速率；

优选地，所述氧化还原抛光液的pH值在0.1-2.5的范围内。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：

本发明是针对上述情况而研发的，本发明的目的在于提供一种基于氧化还原电位机理的氮化镓化学机械抛光液，GaN是一种比SiC更难加工的材料，通过调节无水三氯化铁、三氧化二铁氧化还原电位来赋予抛光液氧化性。对氮化镓的抛光中实现优良的抛光性能，本发明对于氮化镓GaN，抛光效率和抛光性能非常出色。

【附图说明】

图1是本发明一种基于氧化还原电位机理的氮化镓化学机械抛光液的流程示意图。

图2为本发明一种基于氧化还原电位机理的氮化镓化学机械抛光液PH值与氧化还原电位图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1、表1,本发明提供了一种基于氧化还原电位机理的氮化镓化学机械抛光液，包括如下步骤：

步骤S1：纯水中加入质量百分比m1的氧化还原电位调节剂；

步骤S2：加入质量百分比m2的研磨颗粒，并缓慢加入质量百分比为m3的无水乙二胺；

步骤S3：用氢氟酸和谷氨酸调节抛光液PH值；

在本发明的步骤S1中，所述氧化还原电位调节剂由三氯化铁和三氧化二铁组成；

在本发明的步骤S1中，所述氧化还原调节剂，其中无水三氯化铁：三氧化二铁的质量比为1：1-2：1；

在本发明的步骤S1和S2中，所述氧化还原电位调节剂质量百分比m1为1-2wt％,研磨颗粒质量百分比m2为2-5wt％，粒径d2为0.01-0.5μm,无水乙二胺质量百分比m3为0.5-1wt％；

在本发明的步骤S2中，研磨颗粒包含但不限于氧化铝、氧化镁、氧化硅、氧化钛，其中，优选包括至少一种金属氧化物；较低密度的氧化物(氧化物金属元素相对原子质量在24-48之间)可以使氧通过氧化物更快地扩散，从而产生更快的氧化速率；

在本发明的步骤S3中，所述氧化还原抛光液的pH值在0.1-2.5的范围内。

1、第一具体实施例：

纯水中加入质量百分比m1为2wt％的氯化铁和三氧化二铁调节氧化还原电位；加入质量百分比m2为5wt％、粒径d1为0.1μm的研磨颗粒氧化钛并分散；搅拌并在室温下混合30分钟，并缓慢加入质量百分比为0.9wt％的无水乙二胺；用氢氟酸和谷氨酸调节PH值至1.5；

2、第二具体实施例：

纯水中加入质量百分比m1为1.5wt％的氯化铁和三氧化二铁调节氧化还原电位；加入质量百分比m2为5wt％粒径d1为0.1μm的研磨颗粒氧化钛和碳化硅并分散；搅拌并在室温下混合30分钟，并缓慢加入质量百分比为0.6wt％的无水乙二胺；用氢氟酸和谷氨酸调节PH值至1.5；

3、第三具体实施例：

纯水中加入质量百分比m1为1.5wt％的氯化铁和三氧化二铁调节氧化还原电位；加入质量百分比m2为5wt％粒径d1为0.1μm的研磨颗粒氧化钛和氧化铝并分散；搅拌并在室温下混合30分钟，并缓慢加入质量百分比为0.9wt％的无水乙二胺；用氢氟酸和谷氨酸调节PH值至1.5；

4、第四具体实施例：

纯水中加入质量百分比m1为1wt％的氯化铁三氧化二铁调节氧化还原电位；加入质量百分比m2为5wt％粒径d1为0.1μm的研磨颗粒氧化钛并分散；搅拌并在室温下混合30分钟，并缓慢加入质量百分比为0.5wt％的无水乙二胺；用氢氟酸和谷氨酸调节PH值至1.5；

5、第五具体实施例：

纯水中加入质量百分比m1为1wt％的氯化铁和三氧化二铁调节氧化还原电位；加入质量百分比m2为5wt％粒径d1为0.1μm的研磨颗粒氧化钛并分散；搅拌并在室温下混合30分钟，并缓慢加入质量百分比为0.5wt％的无水乙二胺；用氢氟酸和谷氨酸调节PH值至1.5；

本发明实施例的抛光组合物的生产方法没有特别限制，比如，该抛光组合物可以通过搅拌和混合本发明的研磨颗粒和氧化还原电位调节剂。作为抛光垫，一般无纺布、聚氨酯、氟树脂等都可以无特殊限制地使用。优选对抛光垫进行开槽，以便收集抛光液。

表1第一具体实施例至第五具体实施例比对

图2为本发明的氧化还原电位图。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：

本发明是针对上述情况而研发的，本发明的目的在于提供一种基于氧化还原电位机理的氮化镓化学机械抛光液，GaN是一种比SiC更难加工的材料，通过调节氧化还原电位来赋予抛光液可氧化性。对氮化镓的抛光中实现优良的抛光性能，本发明对于氮化镓GaN，抛光效率和抛光性能非常出色。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含在本发明的专利保护范围内。

Claims (2)

1.一种基于氧化还原电位机理的氮化镓化学机械抛光液，其特征在于，包括如下制备步骤：

步骤S1：纯水中加入质量百分比m1的氧化还原电位调节剂，所述氧化还原电位调节剂由无水三氯化铁和三氧化二铁组成，无水三氯化铁：三氧化二铁的质量比为1：1-2：1，所述氧化还原电位调节剂质量百分比m1为1-2wt％；

步骤S2：加入质量百分比m2的研磨颗粒，并缓慢加入质量百分比为m3的无水乙二胺，研磨颗粒质量百分比m2为2-5wt％，粒径d2为0.01-0.5μm,无水乙二胺质量百分比m3为0.5-1wt％；

步骤S3：用氢氟酸和谷氨酸调节抛光液pH值，pH值在0.1-2.5的范围内。

2.根据权利要求1所述的一种基于氧化还原电位机理的氮化镓化学机械抛光液，其特征在于：研磨颗粒包括氧化铝、氧化镁、氧化硅、氧化钛。