CN104327741B - 用于研磨蓝宝石基板的研磨组合物及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于研磨蓝宝石基板的研磨组合物，其包括研磨粒、安定剂、界面活性剂和水；其中，研磨粒含量为15％-40％重量百分比，安定剂含量为0.005％-0.5％重量百分比，界面活性剂含量为0.005％-1％重量百分比。本发明具有快速移除速率、控制研磨温度并得到极小表面粗糙度、且有效去除基板凹陷、划痕等缺陷等优点，具有广泛应用前景。

Description

用于研磨蓝宝石基板的研磨组合物及其应用
技术领域
本发明涉及蓝宝石晶体材料的加工技术领域，具体涉及一种用于研磨蓝宝石基板的研磨组合物及其应用。
背景技术
发光二极管(LED)具有省电、寿命长、低发热等优点，LED器件的质量取决于氮化镓磊晶的质量，而氮化镓磊晶的质量，则与衬底晶体基板表面加工的质量息息相关。蓝宝石是目前最为普遍的LED衬底材料，所以对蓝宝石基板表面加工后的质量如表面粗糙度、划痕等缺陷十分要求。目前工业界化学机械研磨(CMP)是最普遍的加工技术，另一突出的问题是研磨移除速率偏低，造成加工周期长，所以拥有高移除速率的研磨液十分重要。
发明内容
本发明克服现有技术中存在的上述问题，提出了一种新的用于研磨蓝宝石基板的研磨组合物及其应用。
本发明提出一种用于研磨蓝宝石基板的研磨组合物，其包括：研磨粒、安定剂、界面活性剂和水。其中，在本发明研磨组合物中，所述研磨粒含量为15％-40％重量百分比；所述安定剂含量为0.005％-0.5％重量百分比；所述界面活性剂含量为0.005％-1％重量百分比；余量为水。本发明研磨组合物中，其他成分如研磨粒、安定剂、界面活性剂之外皆为水。
优选地，本发明研磨组合物中，所述研磨粒含量为20-30％重量百分比；所述安定剂含量为0.01-0.1％重量百分比；所述界面活性剂含量为0.05-0.2％重量百分比；余量为水。
本发明中，所述研磨粒为二氧化硅、三氧化二铝、二氧化铈、二氧化锆、二氧化钛或其任意组合，包括二氧化硅、三氧化二铝、二氧化铈、二氧化锆、二氧化钛的任意两种或两种以上的组合。优选地，所述研磨粒为二氧化硅。
本发明中，所述研磨粒的平均粒径范围为70nm-140nm。优选地，其粒径范围为90-120nm。
本发明中，所述研磨粒粒径分布半高宽(Halfwidth)不大于15nm。粒径分布半高宽是指是指在粒径分布图形当中，前后两个强度值等于最高值一半的点之间的距离，藉以表示粒径分布的宽窄，半高宽愈窄表示分布愈集中。
本发明中，所述安定剂为纤维素类物质，包括羟丙基纤维素(Hydroxypropylcellulose)、羟丙基甲基纤维素(Hydroxypropylmethylcellulose)。
本发明中，所述界面活性剂为非离子表面活性剂等，包括椰油酰单乙醇胺(Cocamidemonoethanolamine)、椰油酰二乙醇胺(Cocamidediethanolamine)、月桂酰二乙醇胺(Lauramidediethanolamine)或其任意组合，包括椰油酰单乙醇胺、椰油酰二乙醇胺、月桂酰二乙醇胺的两种或两种以上的任意组合。
本发明用于研磨蓝宝石基板的研磨组合物可参照现有技术常规方法制备得到。
本发明还提出了所述研磨组合物在研磨蓝宝石基板中的应用。本发明用于研磨蓝宝石基板的研磨组合物，其有益效果包括快速的移除速度，提高加工效率，降低加工成本；控制研磨温度，确保晶圆表面质量，避免研磨垫脱胶及过度耗损问题；并得到极小表面粗糙度，符合下游磊晶要求；有效去除表面凹陷、划痕等缺陷。
具体实施方式
结合以下具体实施例，对本发明作进一步详细说明，本发明的保护内容不局限于以下实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。实施本发明的过程、条件、试剂、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。
本发明研磨组合物，应用于研磨蓝宝石基板，其包括研磨粒、安定剂、界面活性剂和水；其中，所述研磨粒含量为15％-40％重量百分比；所述安定剂含量为0.005％-0.5％重量百分比；所述界面活性剂含量为0.005％-1％重量百分比。
其中，所述研磨粒为二氧化硅、三氧化二铝、二氧化铈、二氧化锆、二氧化钛或其任意组合；优选地，所述研磨粒为二氧化硅。其中，所述研磨粒平均粒径范围为70nm-140nm。所述研磨粒粒径分布半高宽不大于15nm。
其中，所述安定剂为羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素。
其中，所述界面活性剂为椰油酰单乙醇胺、椰油酰二乙醇胺、月桂酰二乙醇胺或其任意组合。
本发明研磨组合物应用于研磨蓝宝石基板，具有快速的移除速度；提高加工效率；控制研磨温度；得到极小表面粗糙度；有效去除表面凹陷、划痕等缺陷。
以下实施例及对比例中本发明研磨组合物的各组分及含量、总移除量、研磨温度、晶圆粗糙度、表面状态(凹陷、划痕)等均记载在表1中。
化学机械研磨机台及研磨条件如下：化学机械研磨机台型号：36英时(SpeedFam)；研磨基板：4英时蓝宝石晶圆；研磨头下压力：2.8Kg/cm2；研磨平台转速：60rpm；研磨时间：180min。
表1
比较实施例1、2与对比例1、2，选择适当平均粒径和分布(半高宽)之研磨粒，可达到高移除速度(如，10um)和适当温度(如，低于50℃)。比较实施例1与对比例3可见，添加安定剂和界面活性剂可有效降低研磨温度和表面粗糙度。

Claims (3)

1.一种用于研磨蓝宝石基板的研磨组合物，其特征在于，所述研磨组合物包括研磨粒、安定剂、界面活性剂和水；其中，所述研磨粒为二氧化硅、三氧化二铝、二氧化铈、二氧化锆、二氧化钛或其任意组合，所述研磨粒含量为15％-40％重量百分比；所述安定剂为羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素，所述安定剂含量为0.005％-0.5％重量百分比；所述界面活性剂为椰油酰单乙醇胺、椰油酰二乙醇胺、月桂酰二乙醇胺或其任意组合，所述界面活性剂含量为0.005％-1％重量百分比；所述研磨粒的平均粒径范围为70nm-140nm；所述研磨粒粒径分布半高宽不大于15nm。
2.如权利要求1所述的研磨组合物，其特征在于，所述研磨粒为二氧化硅。
3.如权利要求1所述的研磨组合物在研磨蓝宝石基板中的应用。
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