CN101469251A - 蓝宝石衬底抛光液及其制作方法 - Google Patents

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丁玉辉
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Shenzhen Fangda Guoke Optoelectronic Technology Co., Ltd.
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SHENZHEN FANGDA GUOKE OPTICAL ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种蓝宝石衬底抛光液及其制备方法，在正常室温条件下，其成分和重量比组成如下：乙二醇：160～190；多晶微粉：1～3。实施本发明的蓝宝石抛光液，在相应的抛光工艺条件下进行抛光，可实现蓝宝石衬底材料表面的高精密加工，并能满足工业上对蓝宝石衬底片CMP精密加工的要求。本发明具有成本低、低粗糙、高速率、不污染环境及腐蚀设备的优点。

Description

蓝宝石衬底抛光液及其制作方法
技术领域
本发明涉及抛光液，更具体地说，涉及一种蓝宝石衬底抛光液及其制作方法。
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。
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)的机理及技术和相关CMP浆料的选择成为急待解决的重要问题。
目前国内在蓝宝石批量加工的技术还很不成熟，在生产蓝宝石衬底片的时候产生裂痕和崩边现象的衬底片占总数比例比较高，占总数的5％～8％，在之后的研磨和抛光工序中所能够达到的抛光和研磨速率也很低(1～5μm/h)，并且很多经过加工之后的蓝宝石片由于表面划痕较重，有20％左右的宝石片表面有粗深痕迹，需要重新研磨抛光，从而导致返工，而部分经过返工的蓝宝石片由于研磨抛光过度，导致厚度过薄而报废，这样就大大提高了蓝宝石衬底片加工的成本。
要实现高速率、低成本、低粗糙度，除设备、抛光布和工艺的硬件外，最关键的是抛光液。而目前抛光液多为进口，其成本高，而且速率低，高粗糙。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种蓝宝石衬底抛光液。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种蓝宝石衬底抛光液，在正常室温条件下，其成分和重量比组成如下：
乙二醇：160～190；多晶微粉：1～3。
在本发明所述的蓝宝石衬底抛光液中，在正常室温条件下，其成分和重量比组成如下：
乙二醇：185.7；多晶微粉：1。
在本发明所述的蓝宝石衬底抛光液中，所述多晶微粉的粒径是3～9微米。
在本发明所述的蓝宝石衬底抛光液中，所述多晶微粉的粒径是4微米。
在本发明所述的蓝宝石衬底抛光液中，所述多晶微粉的粒径是5微米。
在本发明所述的蓝宝石衬底抛光液中，所述多晶微粉是金刚石多晶体。
在本发明所述的蓝宝石衬底抛光液中，所述多晶微粉是金刚石多晶。
根据本发明的一个方面，提供一种蓝宝石衬底抛光液制作方法，包括以下步骤，在正常室温条件下，将边搅拌乙二醇，边加入多晶微粉，进行充分均匀混合；其成分和重量比组成如下：乙二醇：160～190；多晶微粉：1～3。
实施本发明的蓝宝石衬底抛光液，具有以下有益效果：在相应的抛光工艺条件下进行抛光，可实现蓝宝石衬底材料表面的高精密加工，并能满足工业上对蓝宝石衬底片CMP精密加工的要求。本发明具有成本低、低粗糙、高速率、不污染环境及腐蚀设备的优点。
具体实施方式
在本发明的蓝宝石衬底抛光液，在正常室温条件下，其成分和重量比组成如下：乙二醇：160～190；多晶微粉：1～3。其中，多晶粉为金刚石多晶体，粒径为3～9微米。
在配制过程中，对乙二醇有机溶剂边搅拌，边加入金刚石多晶体，并进行充分摇匀。
在一优选实施例中，该蓝宝石衬底抛光液，在正常室温条件下，其成分和重量比组成如下：乙二醇：185.7；多晶微粉：1。在该实施例中，乙二醇为20℃，密度为1.1131～1.113g/cm3，500ml；金刚石多晶体为15克拉(1克拉＝0.2克)，此时，金刚石多晶体的粒径范围是3～9微米，优选的情况下，分别选取粒径为4微米和5微米的金刚石多晶体进行配制。
本工艺所说的抛光是之减薄之后的抛光，抛光的作用如下：1.去除粗磨之后的划痕，减少WAFER的内应力，使得裂片时不会造成乱裂，提高良率；2.将WAFER背面抛光也是激光划片和裂片工艺必要条件，因为背面抛成镜面之后，划片机才可以用CCD进行对点，完成划片工作。使用本发明的抛光液对蓝宝石衬底继续进行加工，首先是粗抛，在温度为20℃±2℃的条件下，利用粗抛机和抛光液对蓝宝石衬底进行抛光，使其粗糙度达到0.1微米左右，厚度的均匀性在1.0微米以内；接着，进行精抛，温度为20℃±2℃的条件下，利用精抛机和纳米抛光液对蓝宝石衬底进行抛光，使蓝宝石衬底的表面粗糙度达到20纳米以下、镜面效果、无应力。
本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1、一种蓝宝石衬底抛光液，其特征在于，在正常室温条件下，其成分和重量比组成如下：
乙二醇：160～190；多晶微粉：1～3。
2、根据权利要求1所述的蓝宝石衬底抛光液，其特征在于，在正常室温条件下，其成分和重量比组成如下：
乙二醇：185.7；多晶微粉：1。
3、根据权利要求1或2所述的蓝宝石衬底抛光液，其特征在于，所述多晶微粉的粒径是3～9微米。
4、根据权利要求3所述的蓝宝石衬底抛光液，其特征在于，所述多晶微粉的粒径是4微米。
5、根据权利要求3所述的蓝宝石衬底抛光液，其特征在于，所述多晶微粉的粒径是5微米。
6、根据权利要求3所述的蓝宝石衬底抛光液，其特征在于，所述多晶微粉是金刚石多晶体。
7、根据权利要求1或2所述的蓝宝石衬底抛光液，其特征在于，所述多晶微粉是金刚石多晶体。
8、一种蓝宝石衬底抛光液制作方法，其特征在于，包括以下步骤，在正常室温条件下，将边搅拌乙二醇，边加入多晶微粉，进行充分均匀混合；其成分和重量比组成如下：乙二醇：160～190；多晶微粉：1～3。
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