CN104745095B - 一种GaN厚膜片CMP组合物及其制备方法 - Google Patents
一种GaN厚膜片CMP组合物及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104745095B CN104745095B CN201510156564.9A CN201510156564A CN104745095B CN 104745095 B CN104745095 B CN 104745095B CN 201510156564 A CN201510156564 A CN 201510156564A CN 104745095 B CN104745095 B CN 104745095B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- preparation
- cobalt
- polishing
- molysite
- present
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims abstract description 39
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 12
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- QRXDDLFGCDQOTA-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+) iron(2+) oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Fe+2].[Co+2].[O-2] QRXDDLFGCDQOTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical group OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- NBBJYMSMWIIQGU-UHFFFAOYSA-N Propionic aldehyde Chemical compound CCC=O NBBJYMSMWIIQGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 6
- 150000001868 cobalt Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 6
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 6
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- CHQMHPLRPQMAMX-UHFFFAOYSA-L sodium persulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O CHQMHPLRPQMAMX-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KFSLWBXXFJQRDL-UHFFFAOYSA-N Peracetic acid Chemical compound CC(=O)OO KFSLWBXXFJQRDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 4
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 4
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000013 Ammonium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 3
- 235000012538 ammonium bicarbonate Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 claims description 3
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 3
- 239000004342 Benzoyl peroxide Substances 0.000 claims description 2
- OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N Benzoylperoxide Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)OOC(=O)C1=CC=CC=C1 OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000019400 benzoyl peroxide Nutrition 0.000 claims description 2
- 229940078916 carbamide peroxide Drugs 0.000 claims description 2
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 2
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims description 2
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 claims description 2
- HDMGAZBPFLDBCX-UHFFFAOYSA-M potassium;sulfooxy sulfate Chemical compound [K+].OS(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O HDMGAZBPFLDBCX-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 2
- AQLJVWUFPCUVLO-UHFFFAOYSA-N urea hydrogen peroxide Chemical compound OO.NC(N)=O AQLJVWUFPCUVLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical group [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 claims 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims 1
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 claims 1
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 claims 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims 1
- OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L potassium sulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S([O-])(=O)=O OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- 229910052939 potassium sulfate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 235000011151 potassium sulphates Nutrition 0.000 claims 1
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 abstract description 42
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 13
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 abstract description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 abstract description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 2
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 abstract description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 14
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 4
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 4
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 3
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002815 homogeneous catalyst Substances 0.000 description 3
- 238000002248 hydride vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 3
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 3
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 3
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004630 atomic force microscopy Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L cobalt dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Co+2] GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical compound [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001981 cobalt nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L cobalt(2+) sulfate Chemical compound [Co+2].[O-]S([O-])(=O)=O KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000011790 ferrous sulphate Substances 0.000 description 1
- 235000003891 ferrous sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- 238000001657 homoepitaxy Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 235000011118 potassium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000019394 potassium persulphate Nutrition 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09G—POLISHING COMPOSITIONS; SKI WAXES
- C09G1/00—Polishing compositions
- C09G1/02—Polishing compositions containing abrasives or grinding agents
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
本发明涉及一种GaN厚膜片CMP组合物及其制备方法,属于微电子辅助材料及超精密加工工艺技术领域,特别涉及一种含有固相催化剂的抛光组合物。本发明组合物包括去离子水、固相催化剂、氧化剂、抛光磨粒、pH调节剂,该抛光组合物的pH值为1.0‑4.3。本发明使用固相催化剂,促进CMP过程中的氧化作用,解决了GaN镓面难腐蚀加工的问题;并获得高质量的氮化镓抛光表面;本发明无需设备改造,成本明显更低,工艺实施简单。
Description
技术领域
本发明属于微电子辅助材料及超精密加工工艺技术领域,特别涉及一种氮化镓厚膜片化学机械抛光组合物及其制备方法。
背景技术
国内外延片市场的基本格局是外资企业产品技术占据主导,本土厂商逐步崛起。为进一步完善LED产业链,“十二五”期间各级政府将继续加强对上游领域基础研究的投入,中下游企业也在积极向上游拓展,国内LED外延片市场发展前景乐观。
目前,LED衬底类别包括蓝宝石、碳化硅、硅以及被称为第三代半导体材料的氮化镓(GaN)。与传统衬底材料相比,GaN具有禁带宽度大、击穿电压高、热导率大、电子饱和漂移速度高、抗辐射能力强和良好的化学稳定性等优越特性,是迄今理论上电光、光电转换效率最高的材料体系。
用于氮化镓生长的最理想的衬底自然是氮化镓单晶材料,这样可以大大提高外延片膜的晶体品质,降低位错密度,提高器件工作寿命,提高发光效率,提高器件工作电流密度。可是,制备氮化镓体单晶材料非常困难,由于缺少合适的体单晶衬底,只能采用异质外延技术制备氮化镓衬底。主流的外延生长方法包括氢化物气相外延法(HVPE)、金属有机物化学气相沉积(MOCVD)和分子束外延(MBE)等。目前市售的氮化镓衬底有两种,一种是通过HVPE方法在异质衬底上生长一定厚度的氮化镓厚膜,然后通过剥离技术实现衬底和氮化镓厚膜分离,得厚度约为250-375μm的氮化镓晶片,称之为“氮化镓自支撑片”;另一种是保留蓝宝石衬底的氮化镓复合衬底,称之为“GaN厚膜片”, 蓝宝石表面生长的氮化镓厚膜约为15~90μm。与同质外延不同的是,异质外延生长的晶体与衬底晶格失配,外延生长过程中将会有晶格应变累积,最终产生位错及3D岛状起伏的表面,无法直接使用,因此需要对氮化镓进行平坦化处理。
化学机械抛光(CMP)是目前实现全局平坦化的最有效方法,其结合了机械和化学作用,是半导体平坦化较常使用的方法之一。
因工艺技术难点差异,氮化镓厚膜片价格约为同面积自支撑片的1/20~1/40,氮化镓厚膜片的价格优势为其赢得一定市场份额。这两种衬底晶片均基于异质衬底外延生长而得,避免不了因与异质衬底晶格失配产生的缺陷,而氮化镓厚膜片因膜厚较薄具有较高的位错密度,较氮化镓自支撑片高约2个数量级,约为1×108~9cm-2。氮化镓的这些位错,因较晶格其他部位的能量低,在CMP过程中,会优先腐蚀,即位错部位与晶格其他部位化学作用速度不同,在机械作用结合下最终形成一定宽度的腐蚀坑。这些腐蚀坑将影响后续外延的质量。因此如何获得高质量的氮化镓抛光表面是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了获得一种氮化镓厚膜片高质量抛光表面的化学抛光组合物及其制备方法。
在抛光过程中使用多相催化氧化方法,通过催化剂的作用促进氧化反应速度,提高去除速率,通过使用固相催化剂,使催化反应在催化剂表面发生,从而平衡调节抛光过程中的化学和机械作用,降低氮化镓厚膜片位错部位因局部过渡化学作用而产生的腐蚀坑。
为达到上述目的,本发明提出一种可获得高质量抛光表面的化学机械抛光组合物及其制备方法,其特征在于,所述组合物包括的组分及各组分配比如下:
氧化剂1~15 wt %、固相催化剂 0.005~1 wt %、抛光磨粒1~50 wt %、pH值调节剂、去离子水余量;所述组合物的pH值为1.0~4.3。
其中,所述氧化剂为双氧水、过氧化氢脲、过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸氢钾、过硫酸铵、过氧乙酸、过氧化苯甲酰、高锰酸钾中的一种或几种。
其中,所述磨粒为氧化硅、氧化铝、氧化铈的一种或几种,其粒径均为10~150nm。
其中,所述pH值调节剂为硫酸、硝酸、磷酸、盐酸、醋酸中的一种或几种。
其中,所述固相催化剂是指钴铁氧化物,所述固相钴铁氧化物制备采用以下技术方案,需要说明的是以下技术方案不能由如下制备方法限定本专利的催化剂制备方法:
1)配制0.001-0.01 mol浓度的可溶性钴盐和铁盐混合水溶液;
2)配制0.5-3 mol浓度的无机碱溶液;
3)在超声和持续搅拌的条件下,将步骤1)中所得混合钴盐、铁盐水溶液,逐滴滴加到步骤2)配置的无机碱溶液中,使钴盐铁盐共沉淀;
4)在步骤3)所得共沉淀物中滴加5wt%-20wt%的稳定剂,充分搅拌均匀后停止搅拌;
5)将步骤4)所得混合物置于管式炉中,用氮气保护,于200-350℃条件下保持8-16h,再冷却、取出即可得成品;
所述可溶性钴、铁盐包括钴、铁的硝酸盐、硫酸盐、盐酸盐、磷酸盐等;其中,钴盐和铁盐的摩尔比均为1:1。
所述无机碱溶液包括氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸氢铵等一种或多种水溶液。
所述稳定剂包括乙醇、丙酮、丙醛、甘油、正丁醇、聚乙烯、聚丙烯酰胺。
本发明的氮化镓化学机械抛光组合物,具有如下优点:
1. 本发明抛光组合物解决了氮化镓镓面难腐蚀加工的问题;
2. 本发明抛光组合物可以有效降低氮化镓位错部位腐蚀坑的宽度,从而获得高质量的氮化镓抛光表面;
3. 本发明无需设备改造,成本明显更低,工艺实施简单。
所述用于氮化镓厚膜片的化学机械抛光组合物的制备方法,先后加入所需用量的水、氧化剂、催化剂、抛光磨粒,搅拌及超声分散,最后加入pH调节剂调节目标pH值,即配制成本发明所述的抛光组合物。
附图说明
图1是使用比较例1均相催化剂的抛光组合物抛光后,氮化镓表面原子力显微镜(AFM)图,扫描范围为5×5μm。
图2是使用比较例2均相催化剂的抛光组合物抛光后,氮化镓表面原子力显微镜(AFM)图,扫描范围为5×5μm。
图3、图4、图5、图6是分别使用本发明实施例1-4的抛光组合物抛光后,氮化镓表面原子力显微镜(AFM)图,扫描范围为5×5μm。
图7是使用本发明实施例3的抛光组合物抛光后,氮化镓表面局部放大原子力显微镜(AFM)图,扫描范围为1×1μm。
图8是使用比较例1均相催化剂的抛光组合物抛光后,氮化镓表面原子力显微镜(AFM)腐蚀坑分析图片,其中所画直线处腐蚀坑宽度约为495nm。
图9是使用本发明实施例3组合物抛光后,氮化镓表面原子力显微镜(AFM)腐蚀坑分析图片,其中所画直线处腐蚀坑宽度约为235nm。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的阐述。以下实施例用于说明本发明,但并不用来限制本发明。
实施例中实验均使用CETR CP4为抛光实验机,抛光片为2寸氮化镓厚膜片,抛光去除速率(MRR)采用精度为0.01mg的精密电子天平测重过抛光前后晶片重量的变化计算得到,抛光速率为抛光去除重量换算成去除厚度后与抛光时间的比值。抛光后氮化镓表面质量检测,使用Bruker公司的Dimension ICON原子力显微镜观测表面形貌并计算表面粗糙度(Ra),探针半径为10nm,其垂直分辨率为0.01nm,扫描频率为1.5Hz,扫描范围5×5μm2。
其中,催化剂实施方法有:
催化剂制备方法1
分别称取0.005mol 的硝酸钴和硝酸铁溶于20 ml 去离子水中,搅拌均匀。将该溶液至于超声池中,持续搅拌条件下,逐滴加入50ml 浓度为0.5mol的碳酸氢铵,使溶液发生共沉淀。随后加入5ml聚丙烯酰胺,继续搅拌10min,从超声池中取出混合液置于管式炉中,用氮气保护,在220℃条件下保持16H,待冷却后即得钴铁氧化物A。
催化剂制备方法2
分别称取0.01mol 的硫酸钴和硫酸亚铁溶于20 ml 去离子水中,搅拌均匀。将该溶液至于超声池中,持续搅拌条件下,逐滴加入50ml 浓度为0.5mol的氢氧化钾,使溶液发生共沉淀。随后加入5ml 丙醛,继续搅拌10min,从超声池中取出混合液置于管式炉中,用氮气保护,在300℃条件下保持10H,待冷却后即得钴铁氧化物B。
催化剂制备方法3
分别称取0.001mol 的二氯化钴和硝酸铁溶于20 ml 去离子水中,搅拌均匀。将该溶液至于超声池中,持续搅拌条件下,逐滴加入50ml 浓度为0.5mol的氢氧化钠,使溶液发生共沉淀。随后加入5ml 聚乙烯,继续搅拌10min,从超声池中取出混合液置于管式炉中,用氮气保护,在350℃条件下保持8H,待冷却后即得钴铁氧化物C。
基于本发明,列举了4个实施例和2个比较例,抛光组合物情况及其对应抛光效果如表1所示。
如表中实施例所示,本发明实施例1至4,与比较例1和2相比,腐蚀坑宽度明显减小,且表面粗糙度Ra也大大降低了,同时亦提高了去除速率,充分说明本发明的抛光液是一种性能优良的CMP用抛光材料,适合于氮化镓抛光。
其中,在本发明所述抛光工艺条件下的最佳抛光组合液中各组分含量为(实施例3):含5wt% 过硫酸钠、10 wt% 过氧化氢、催化剂为0.2 wt% 的固相钴铁氧化物B、磨粒含量为10wt%、磨粒平均粒径约为30nm, pH值为2.5的抛光组合物,抛光后的氮化镓厚膜片表面粗糙度低至0.067nm。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出的是对于本技术领域的一般技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出相应的调整和改进,这些调整和改进也应视为本发明的保护范围。
下述列表为本发明实施例列表,包含各实施例中抛光液的组分和含量以及由其进行抛光后的氮化镓表面的粗糙度和抛光速率,并与现有技术情况的比较情况。
Claims (4)
1.一种GaN厚膜片CMP组合物的固相催化剂制备方法,所述组合物包括的组分及各组分配比如下:
氧化剂1~15wt%、固相催化剂0.005~1wt%、抛光磨粒1~50wt%、pH值调节剂、去离子水余量;所述组合物的pH值为1.0~4.3;所述氧化剂为双氧水、过氧化氢脲、过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸氢钾、过硫酸铵、过氧乙酸、过氧化苯甲酰、高锰酸钾中的一种或几种;所述磨粒为氧化硅、氧化铝、氧化铈的一种或几种,其粒径均为10~150nm;所述pH值调节剂为硫酸、硝酸、磷酸、盐酸、醋酸中的一种或几种;
其特征在于,所述固相催化剂是指钴铁氧化物,其制备方法包括以下步骤:
1)配制0.001-0.01mol浓度的可溶性钴盐和铁盐混合水溶液;
2)配制0.5-3mol浓度的无机碱溶液;
3)在超声和持续搅拌的条件下,将步骤1)中所得混合钴盐、铁盐水溶液,逐滴滴加到步骤2)配置的无机碱溶液中,使钴盐铁盐共沉淀;
4)在步骤3)所得共沉淀物中滴加5wt%-20wt%的稳定剂,充分搅拌均匀后停止搅拌;
5)将步骤4)所得混合物置于管式炉中,用氮气保护,于200-350℃条件下保持8-16h,再冷却、取出即可得成品。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述可溶性钴、铁盐包括钴、铁的硝酸盐、硫酸盐、盐酸盐、磷酸盐;其中,钴盐和铁盐的摩尔比均为1:1。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述无机碱溶液包括氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸氢铵一种或多种水溶液。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述稳定剂包括乙醇、丙酮、丙醛、甘油、正丁醇、聚乙烯、聚丙烯酰胺。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510156564.9A CN104745095B (zh) | 2015-04-03 | 2015-04-03 | 一种GaN厚膜片CMP组合物及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510156564.9A CN104745095B (zh) | 2015-04-03 | 2015-04-03 | 一种GaN厚膜片CMP组合物及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104745095A CN104745095A (zh) | 2015-07-01 |
CN104745095B true CN104745095B (zh) | 2017-06-06 |
Family
ID=53585374
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510156564.9A Expired - Fee Related CN104745095B (zh) | 2015-04-03 | 2015-04-03 | 一种GaN厚膜片CMP组合物及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104745095B (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105567982B (zh) * | 2016-03-07 | 2017-10-27 | 南京金美镓业有限公司 | 一种从氮化镓废料中回收金属镓的方法 |
WO2018190780A1 (en) * | 2017-04-12 | 2018-10-18 | Ozyegin Universitesi | Chemical mechanical planarization of gallium nitride |
CN112126357B (zh) * | 2020-09-23 | 2021-11-09 | 深圳清华大学研究院 | 一种氮化镓衬底材料的抛光液 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5948697A (en) * | 1996-05-23 | 1999-09-07 | Lsi Logic Corporation | Catalytic acceleration and electrical bias control of CMP processing |
JP2007283410A (ja) * | 2006-04-12 | 2007-11-01 | Kumamoto Univ | 触媒支援型化学加工方法 |
JP2008071857A (ja) * | 2006-09-13 | 2008-03-27 | Kumamoto Univ | 磁性微粒子を用いた触媒化学加工方法及び装置 |
EP2381008A2 (en) * | 2006-08-28 | 2011-10-26 | Osaka University | Catalyst-aided chemical processing method and apparatus |
CN103252710A (zh) * | 2013-04-08 | 2013-08-21 | 清华大学 | 用于超硬材料的化学机械平坦化抛光垫及制备、抛光方法 |
CN103641072A (zh) * | 2013-12-06 | 2014-03-19 | 北京科技大学 | 一种共沉淀法制备粒径均一过渡族纳米氧化物的方法 |
CN105556642A (zh) * | 2013-07-19 | 2016-05-04 | 国立大学法人名古屋工业大学 | 金属制研磨衬垫及其制造方法 |
-
2015
- 2015-04-03 CN CN201510156564.9A patent/CN104745095B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5948697A (en) * | 1996-05-23 | 1999-09-07 | Lsi Logic Corporation | Catalytic acceleration and electrical bias control of CMP processing |
JP2007283410A (ja) * | 2006-04-12 | 2007-11-01 | Kumamoto Univ | 触媒支援型化学加工方法 |
EP2381008A2 (en) * | 2006-08-28 | 2011-10-26 | Osaka University | Catalyst-aided chemical processing method and apparatus |
JP2008071857A (ja) * | 2006-09-13 | 2008-03-27 | Kumamoto Univ | 磁性微粒子を用いた触媒化学加工方法及び装置 |
CN103252710A (zh) * | 2013-04-08 | 2013-08-21 | 清华大学 | 用于超硬材料的化学机械平坦化抛光垫及制备、抛光方法 |
CN105556642A (zh) * | 2013-07-19 | 2016-05-04 | 国立大学法人名古屋工业大学 | 金属制研磨衬垫及其制造方法 |
CN103641072A (zh) * | 2013-12-06 | 2014-03-19 | 北京科技大学 | 一种共沉淀法制备粒径均一过渡族纳米氧化物的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104745095A (zh) | 2015-07-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104804649B (zh) | 一种用于氮化镓的抛光液 | |
US20190211245A1 (en) | Surface-modified colloidal ceria abrasive particles, preparation method therefor, and polishing slurry composition containing same | |
CN108949036B (zh) | 一种抛光液及对碳化硅晶体的抛光方法 | |
CN104745095B (zh) | 一种GaN厚膜片CMP组合物及其制备方法 | |
KR100463315B1 (ko) | 금속용 연마액 재료, 금속용 연마액, 그 제조방법 및그것을 사용한 연마방법 | |
US20070287362A1 (en) | Polishing composition and method of polishing with the same | |
US9129901B2 (en) | Polishing method of non-oxide single-crystal substrate | |
CN104312440B (zh) | 一种化学机械抛光组合物 | |
US20140187043A1 (en) | Polishing agent and polishing method | |
US9157011B2 (en) | Polishing composition | |
CN103765559A (zh) | SiC外延晶片及其制造方法 | |
CN102576787A (zh) | Iii族氮化物半导体衬底、外延衬底及半导体器件 | |
CN102127371B (zh) | 一种碳化硅用抛光液的制备和使用方法 | |
CN109370439A (zh) | 用于抑制铜钴阻挡层电偶腐蚀及钴表面点蚀的抛光浆料 | |
CN106398807B (zh) | 一种用于切割硅晶片的金刚线切割液 | |
CN102484059A (zh) | 研磨剂、制造化合物半导体的方法和制造半导体器件的方法 | |
JP2012251025A (ja) | 含水切削液組成物およびその製造方法 | |
CN108017998A (zh) | 一种cmp抛光液的制备方法 | |
CN104592895A (zh) | 一种二氧化硅溶胶的制备方法 | |
CN107858757A (zh) | 金刚线切割多晶硅片专用酸制绒添加剂及其使用方法 | |
US9441179B2 (en) | Silicon wafer processing solution and silicon wafer processing method | |
Asghar et al. | Effect of polishing parameters on abrasive free chemical mechanical planarization of semi-polar (112¯ 2) aluminum nitride surface | |
CN104479558B (zh) | 一种能够延长抛光垫使用寿命的硅晶片精抛光液 | |
Wei et al. | Research on silicon wafer surface phase under the Ultra-thin slicing process and its etching hindrance behavior during metal-assisted chemical etching | |
CN101407429A (zh) | 用于铝酸锂晶体材料的高精密平坦化方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170606 Termination date: 20180403 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |