KR20130116382A - 나노다이아몬드를 사용하는 화학기계적 평탄화 공정 - Google Patents

나노다이아몬드를 사용하는 화학기계적 평탄화 공정 Download PDF

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Abstract

기판의 화학기계적 연마 방법은 기판을 약 2.5Å/분이 넘는 기판 원소 제거율로 연마시켜 약 5.0Å 이하의 Ra를 달성하는 단계를 포함한다. 상기 기판은 III-V족 기판 또는 SiC 기판일 수 있다. 연마 단계에서는 초분산 다이아몬드와 적어도 80 중량%의 물을 함유하는 화학기계적 연마용 슬러리가 활용된다.

Description

나노다이아몬드를 사용하는 화학기계적 평탄화 공정{CHEMICAL MECHANICAL PLANARIZATION USING NANODIAMOND}
본 발명은, 일반적으로, 나노다이아몬드를 사용하는 화학기계적 평탄화 공정에 관한 것이다.
질화갈륨(GaN)계 구조물은 단파장 광전자 소자 및 고출력, 고주파 전자 소자를 위한 유력한 재료로서 인식되고 있다. 그러나, 이 재료의 잠재성은 에피택셜 성장된 소자층용으로 적합한 격자 정합 기판의 부족으로 인해 제한을 받아왔다. 그리하여 벌크 GaN 기판이 개발되었다. 이들 기판의 개발과 더불어, 미시적으로(atomically) 평활하고 손상없는 표면을 제공하기 위해 화학기계적 평탄화 공정(CMP) 같은 표면 처리 기법 또한 연구되어야 한다. 또한, GaN 기술 및 층전이 기법을 더 확장할 수 있는 대안적 공정(웨이퍼 본딩 공정을 포함함)에 종종 평탄화 단계가 요구되면서, 잘 제어된 GaN CMP 공정에 대한 필요성이 생긴다.
CMP는 화학적 반응과 기계적 반응이 조합된 방법을 이용하여 물질을 제거시켜, 평탄화된 손상없는 표면이 남게 한다. 이상적으로는, 기계적으로 더 약한 형태로 표면을 화학적으로 변형시킴으로써 물질을 제거한다. 그러면 물질은 벌크를 방해하지 않으면서 표면으로부터 벗겨진다(abrade). 평탄화는 고점(high point)에서의 기계적 연삭 및 화학적 변형 모두를 가속화시킴으로 인해 일어난다. CMP 슬러리가 옹스트롬(Å) 수준의 표면 조도를 달성하고자 개발되었다 하더라도, 향상된 CMP 슬러리에 대한 요구가 있다.
일 양상에서, 기판의 화학기계적연마 방법은 약 2.5 Å/분 이상의 기판 원소 제거율(stock removal rate)로 기판을 연마하여 약 5Å 이하의 Ra를 달성하는 단계를 포함할 수 있다. 일 구현예에 의하면, 기판은 질화갈륨(GaN), 비소화갈륨(GaAs) 또는 AlxGayInzN (식 중, x+y+z=1) 같은 III-V족 기판일 수 있다. 다른 구현예에 의하면, 기판은 SiC 기판일 수 있다. 특정의 일 구현예에서, 기판 원소 제거율은 약 15.0 Å/분 이상일 수 있다. 다른 일 구현예에서, Ra는 약 4.5Å 이하일 수 있는데, 이를 테면, 약 4.0Å 이하, 심지어는 약 3.5Å 이하일 수 있다. 특정의 다른 구현예에 의하면, 원자간력 현미경으로 측정되는 Ra(RaAFM)는 약 1.0Å 이하일 수 있다. 연마 단계에서는 초분산 다이아몬드(UDD)와 약 80 중량% 이상의 물을 함유하는 화학기계적 연마용 슬러리가 활용될 수 있다.
다른 양상에서, 화학기계적 연마용 슬러리는 약 80 중량% 이상의 물, 물 중에 분산되어 있는 초분산 다이아몬드(UDD), 착화제, 및 pH 조절제를 함유할 수 있다. UDD는 약 5 중량% 이하의 양으로 존재할 수 있다. 착화제는 약 1000 ppm 이하의 양으로 존재할 수 있다. pH 조절제는 슬러리의 pH를 적어도 약 8.0으로 조절하기에 효과적인 양으로 존재할 수 있다.
특정의 일 구현예에서, UDD는 약 2.5 중량% 이하, 이를 테면, 약 1.0 중량% 이하, 약 0.5 중량% 이하, 심지어는 약 0.2 중량% 이하의 양으로 존재한다. 또한, UDD의 일차 입경은 약 10.0nm 이하, 이를 테면, 약 8.0nm 이하, 심지어는 약 6.0nm 이하일 수 있다. 또한, UDD의 표면적은 약 150 m2/g 내지 약 400 m2/g, 이를 테면, 약 200 m2/g 내지 약 350 m2/g일 수 있다. 또한, UDD는 다이아몬드를 약 45 중량% 이상 함유할 수 있으며, 약 2.8 g/cm3 내지 약 3.0 g/cm3, 특히는 약 2.9 g/cm3의 밀도를 가진다.
다른 구현예에서, 착화제로는 시트르산, 말산(malic acid) 등과 같은 유기 카복실산이 포함될 수 있다. 또한, 착화제는 약 1000 ppm 이하, 이를 테면 약 900 ppm 이하, 심지어는 약 800 ppm 이하의 양으로 존재할 수 있다. 또한, 착화제는 약 500 ppm 이상, 이를 테면 약 600 ppm 이상, 심지어는 약 700 ppm 이상의 양으로 존재할 수 있다. 또 다른 구현예에서, 화학기계적 연마용 슬러리는 1,2,4-트리아졸 같은 부동태화제(passivating agent)를 더 함유할 수 있다. 부동태화제는 약 500 ppm 이하, 이를 테면 약 400 ppm 이하, 심지어는 약 300 ppm 이하의 양으로 존재할 수 있다. 또한, 부동태화제는 약 50 ppm 이상, 이를 테면 약 100 ppm 이상, 심지어는 약 150 ppm 이상의 양으로 존재할 수 있다.
또 다른 구현예에서, pH 조절제로는 수산화칼륨이 포함될 수 있으며, 화학기계적 연마용 슬러리의 pH를 약 8.0 이상으로, 이를 테면 약 9.0 이상, 약 10.0 이상, 심지어는 약 11.0 이상으로 조절하기에 효과적인 양으로 존재할 수 있다.
또 다른 구현예에서, 화학기계적 연마용 슬러리는 차아염소산나트륨, 과산화수소, 과황산암모늄 등과 같은 산화제를 더 함유할 수 있다. 산화제는 약 10 중량% 이하, 이를 테면 약 7.5 중량% 이하, 약 5.0 중량% 이하, 심지어는 약 2.5 중량% 이하의 양으로 존재할 수 있다.
첨부된 도면들을 참조함으로써 본 발명이 더 이해될 것이며, 본 발명의 많은 특징과 이점이 당해 기술분야의 숙련자에게 명백해질 것이다.
도 1 내지 도 2는 화학기계적 연마처리 후 질화갈륨 기판의 원자간력 현미경의 이미지를 예시한다.
서로 다른 도면에서의 동일한 참조 번호는 유사하거나 동일한 항목을 가리킨다.
특정의 일 구현예에서, 본 발명은 기판의 화학기계적 연마용 수성계(water-based) 슬러리에 관한 것이다. 수성계 슬러리는 물이 약 80 중량% 이상, 이를 테면, 약 85 중량% 이상, 약 90 중량% 이상, 심지어는 약 95 중량% 이상 함유될 수 있다. CMP 슬러리는 물 중에 약 5 중량% 이하, 이를 테면, 약 2.5 중량% 이하, 심지어는 약 1 중량% 이하의 양으로 분산된 초분산 다이아몬드(UDD)를 함유할 수 있다. 일 구현예에서, UDD는 약 0.5 중량% 이하, 심지어는 약 0.2 중량% 이하이되, 일반적으로는 약 0.01 중량%를 초과하는 양으로 존재할 수 있다. CMP 슬러리는 또한 착화제 및 pH 조절제를 함유할 수 있다. 착화제는 약 1000 ppm 이하, 이를 테면 약 900 ppm 이하, 심지어는 약 800 ppm 이하의 양으로 슬러리 내에 존재할 수 있다. 또한, 착화제는 약 500 ppm 이상, 이를 테면 약 600 ppm 이상, 심지어는 약 700 ppm 이상의 양으로 존재할 수 있다. pH 조절제는 슬러리의 pH를 약 8.0 이상으로, 이를 테면 약 9.0 이상, 약 10.0 이상, 심지어는 약 11.0 이상으로 조절하기에 효과적인 양으로 존재할 수 있다.
나노크기의 다이아몬드 연마재를 이용한 유성계(oil based) 슬러리가 개발된 적이 있다. 그러나, 본 발명가들은, 오일이 CMP 연마 시스템에서 활용되는 연마용 패드 접착제를 분해시켜 연마용 패드의 수명을 현저하게 감소시키는 경향이 있으므로, 이러한 CMP 연마 시스템에 유성계 슬러리 및 특정의 수성 슬러리를 적용시킬 수 없다는 것을 인식하게 되었다. 예를 들어, US 2008/0139089는 유성계 슬러리 및 수성계/글리콜계 슬러리에서의 UDD를 개시하고 있다. 이들 슬러리는 연마용 패드와 사용하기에 적합하지 않을 것이다. 구체적으로, 오일 또는 에틸렌글리콜은 패드 접착제를 분해하는 작용을 하게 되어, 연마용 패드의 수명을 감소시킨다. 또한, 수성계 슬러리, 특히 물의 함량이 약 80 중량% 이상인 슬러리는 취급이 용이하고, 제조비가 절감되며, 환경에 미치는 부정적인 영향을 완화시키기 위한 폐기 조건들이 유성계 슬러리 또는 에틸렌글리콜-함유 슬러리에 비해 적기 때문에 바람직하다. 더욱이, 최상의 표면 평활도(surface finish)를 얻기 위해 많은 CMP 슬러리의 경우 산화제가 필요하며, 일반적으로 산화제는 유성계 제제와 혼화되지 않는다.
본원에 정의되는 바와 같이, UDD는 폭발합성법(충격파 방법이라고도 알려짐)을 이용하여 생성된 합성 다이아몬드-함유 입자를 가리킨다. 일 구현예에 의하면, 흑연분말을 다이아몬드용 재료로서 사용가능하다. 흑연분말은 폭발 에너지를 가진 충격을 가함으로써 고온에서 압축될 수 있으며, 이로써 UDD 재료가 생성된다. 다른 구현예에 의하면, TNT 또는 RDX 같은 폭발물질을 폭발합성시킬 수 있으며, 폭발물질 내의 탄소는 폭발 에너지에 의해 야기된 충격에 의해 다이아몬드로 전환될 수 있다.
UDD 재료의 물성은 형성 방법에 따라 좌우될 수 있다. UDD 입자는 약 10.0nm 이하의 비교적 작은 일차입경을 지닐 수 있다. 특히, 입자는 약 8.0nm 이하, 심지어는 약 6.0nm 이하일 수 있다. 일반적으로, 일차입경은 약 2.0nm보다 클 수 있다. 일차입자는 약 50nm 내지 약 1000nm의 평균크기(이를 테면, 약 100nm 내지 약 500nm)를 가진 덩어리로(cluster)로 응집될 수 있다. 또한, UDD 재료의 표면적은 약 150 m2/g 내지 약 400 m2/g, 이를 테면 약 200 m2/g 내지 약 350 m2/g일 수 있다. 또한, UDD는 약 2.8 g/cm3 내지 약 3.0 g/cm3, 특히는 약 2.9 g/cm3의 밀도를 가진다.
일 구현예에서, UDD 재료는 슬러리 내에서 응집될 수 있다. 응집된 입자들의 응집체 크기는 약 1500nm 내지 약 2500nm, 이를 테면 약 1900nm일 수 있다.
전형적으로, UDD 재료에는 다이아몬드상 탄소 및 비-다이아몬드상 탄소가 함유될 수 있다. 비-다이아몬드상 탄소로는 흑연, 비정질 탄소, 양파형 탄소, 또는 이들의 임의 조합물이 포함될 수 있다. UDD 재료는 다이아몬드상 탄소를 약 30 중량% 이상, 이를 테면 약 40 중량% 이상, 심지어는 약 45 중량% 이상으로 포함할 수 있다. 전형적으로, UDD 재료는 비-다이아몬드상 탄소를 약 3 중량% 이상, 그리고 다이아몬드상 탄소를 약 97 중량% 이하, 이를 테면 약 95 중량% 이하, 심지어는 약 93 중량% 이하로 포함할 수 있다.
대조적으로, 모노다이아몬드(Saint-Gobain Warren-Amplex Superabrasives 사에서 시판 중인 MB 80)는 약 98 중량%를 초과하는 다이아몬드상 탄소를 포함할 수 있다. 또한, 모노다이아몬드는 약 95 m2/g 미만의 표면적과, 3.4 g/cm3의 밀도를 가질 수 있다.
CMP는 웨이퍼 상의 하이 스폿들을 제거하는데 도움이 되도록 기판의 표면을 약화시키는 화학반응에 좌우될 수 있다. 이러한 화학반응의 속도는 슬러리의 pH에 따라 결정될 수 있다. pH 조절제는, 슬러리의 초기 화학적 조성물 및 원하는 최종 pH에 따라, 강산(예컨대, HCl, H2SO4 및 HNO3), 또는 강염기(예컨대, KOH 또는 NaOH)를 포함할 수 있다. 또한, pH 조절제는 유기산 같은 약산, 또는 약염기를 포함할 수 있다. 일 구현예에 의하면, 강염기와 같은 pH 조절제를 슬러리에 첨가시켜 슬러리의 pH를 약 8.0 이상으로, 이를 테면, 약 9.0 이상, 약 10.0 이상, 심지어는 약 11 이상으로 증가시킬 수 있다. 대안적으로, 슬러리의 pH는 약 6.9 이하, 이를 테면 약 5.0 이하, 심지어는 약 3.0 이하일 수 있다.
글리신, EDTA 및 유기 카복실산(예컨대, 시트르산, 말산, 타르타르산 및 젖산)을 비롯한 착화제를 슬러리에 첨가시켜 웨이퍼 표면으로부터 연마된 소립자들의 용해를 가속시킬 수 있다. 착화제는 패드의 수명을 연장시키고, 기판 원소 제거율의 지속성을 증가시키고, 표면 스크래치들을 줄일 수 있다. 일 구현예에서, 착화제는 약 1000 ppm 이하, 이를 테면 약 900 ppm 이하, 심지어는 약 800 ppm 이하의 양으로 존재할 수 있다. 또한, 착화제는, 존재한다면, 약 500 ppm 이상, 이를 테면 약 600 ppm 이상, 심지어는 약 700 ppm 이상의 양으로 함유될 수 있다.
다른 구현예에서, 슬러리는 과산화수소, 과황산암모늄, NaClO 등과 같은 산화제를 더 함유할 수 있다. 산화제는 약 10 중량% 이하, 이를 테면 약 7.5 중량% 이하, 약 5.0 중량% 이하, 심지어는 약 2.5 중량% 이하의 양으로 존재할 수 있다. 전형적으로, 산화제는, 존재한다면, 약 0.1 중량% 이상, 이를 테면 약 0.5 중량% 이상, 심지어는 약 1.0 중량% 이상의 양으로 함유될 수 있다. 산화제는 표면 재료의 제거를 돕도록 기판을 산화시키는 작용을 할 수 있다. 또 다른 구현예에서, 슬러리는 또한 벤조트리아졸 또는 1,2,4-트리아졸 같은 부동태화제를 함유할 수 있다. 부동태화제는 약 500 ppm 이하, 이를 테면 약 400 ppm 이하, 심지어는 약 300 ppm 이하의 양으로 존재할 수 있다. 또한, 부동태화제는, 존재한다면, 약 50 ppm 이상, 이를 테면 약 100 ppm 이상, 심지어는 약 150 ppm 이상의 양으로 존재할 수 있다.
슬러리를 이용한 방법의 경우, 기판이 제공될 수 있다. 기판은 III-V족 기판 또는 SiC 기판일 수 있다. III-V족 기판에는 III족 원소(예컨대, Al, Ga 및 In)와, V족 원소(예컨대, N 및 As)가 포함될 수 있다. 예를 들자면, III-V족 기판에는 GaN, AlN, GaAs, 및 AlxGayInzN (식 중, x+y+z=1)이 포함될 수 있다. 일 구현예에 의하면, GaN의 추가층들과 같은 추가층들의 에피텍셜 성장을 위해 기판을 연마한 후에 사용할 수 있다. 따라서, 기판의 표면은 비교적 평활해야 하고, 결점이 없어야 한다. 표면 조도는 Rmax, Ra, Rz, Ry, Rms 등과 같은 다양한 측정치를 가질 수 있다. 본원에서는 Ra를 표면 조도의 지수로 이용하였다. 이는 웨이퍼 표면 상에 형성된 고지점 및 저지점 사이의 차이의 절대값 평균을 내어 구한다. 일 구현예에서, Ra가 약 5Å 이하라면, 추가층들의 에피택셜 성장을 위해 표면이 충분히 평활한 것일 수 있다. 또한, Ra는 약 3.5Å 이하일 수 있다. 전형적으로, Ra는 간섭계를 이용하여 광학적으로 측정된다. 그러나, 몇몇(a few) Å 미만이라면, Ra는 원자간력 현미경을 이용하여 더 정확하게 정해질 수 있다. 원자간력 현미경을 이용하여 측정할 때, RaAFM은 약 1.0Å 미만일 수 있다.
원하는 표면 조도를 얻을 때까지, 연마용 슬러리를 이용하여 기판을 연마할 수 있다. 예를 들어, 원하는 표면 조도를 얻기 위해, 적어도 약 1.0 시간 동안 기판을 연마할 수 있다. 일반적으로, 약 15.0 시간 이하, 이를 테면 약 12.0 시간 이하, 심지어는 약 9.0 시간 이하로 연마하면, 원하는 표면 조도를 얻을 수 있다.
실시예
시료 슬러리를 제조하고 시험하여 기판 원소 제거율 및 표면 조도를 구하였다. 하기의 표준화된 과정을 이용하여, GaN 표면 등급(rating)과 GaN 제거 등급을 측정하였다. 2-인치 벌크 GaN 웨이퍼를 Eminess Technologies사의 IC-1000 패드를 이용한 Strasbaugh 6BK 16인치 단면(single-sided) 연마기를 이용하여 60분 동안 연마하였다. 이러한 연마 조작은 1.4 psi의 압력에서 50 rpm으로 수행되었다. 슬러리를 22 mL/분의 점적 속도로 인가하였다. 연마 조작 전후에 GaN 웨이퍼의 중량을 측정하였다. GaN 제거 등급은, 질량 차이 및 GaN의 밀도(6.1 g/cm3)를 기초로, 제거된 GaN의 부피를 계산함으로써 정해졌다. 제거된 GaN의 부피는 1 인치의 반경을 가진 실린더인 것으로 가정하였다. GaN 제거 등급은 실린더의 높이를 구한 후 이를 시간(60분)으로 나눔으로써 정해졌다. GaN 표면 등급은 Zygo New View 100을 이용하여 5개의 상이한 임의 지점들의 Ra를 평균냄으로써 정해졌다. Zygo New View 100은 40X objective (렌즈)를 이용한다. Ra는 5개의 스캔을 같은 스캔 크기인 0.168mm x 0.126mm를 이용하여 자동적으로 평균을 내어 구하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다. 또한 Ra는 원자간력 현미경을 이용하여 3개의 상이한 임의 지점들의 평균을 냄으로써 정해졌다.
예를 들어, 시료 1은 6 중량%의 알파 Al2O3(Saint-Gobain사에서 시판 중인 92910.1MIC), 6 중량%의 NaClO, 및 0.18 중량%의 시트르산을 탈이온수에 첨가시켜 슬러리를 형성함으로써 제조하였다. KOH를 이용하여 슬러리의 pH를 11.0으로 조절하였다.
시료 2는 시료 1과 유사하게 제조하되, 0.86 중량%의 시트르산을 첨가하였고, KOH를 이용하여 pH를 9.0으로 조절하였다.
시료 3은 6 중량%의 알파 Al2O3 및 6 중량%의 H2O2를 탈이온수에 첨가시켜, 3.0의 pH를 갖는 슬러리를 얻음으로써 제조되었다.
시료 4는 시료 3과 유사하게 제조하되, 12 중량%의 알파 Al2O3을 첨가하였다.
시료 5는 시료 3과 유사하게 제조하되, KOH를 이용하여 pH를 10.0으로 조절하였다.
시료 6은 시료 1과 유사하게 제조하되, 6 중량%의 전이 Al2O3(Saint-Gobain사에서 시판 중이며, 평균입경 50nm을 가진 9297-50 NMS) 및 0.06 중량%의 시트르산을 첨가시켰으며, KOH를 이용하여 pH를 11.0으로 조절하였다.
시료 7은 0.2 중량%의 UDD(Saint-Gobain Warren-Amplex Superabrasives사에서 시판 중인 UDDK 5 NM DIA SOL), 2.5 중량% NaClO, 875 ppm의 시트르산, 및 200 ppm의 1,2,4-트리아졸을 탈이온수에 첨가시켜 슬러리를 형성함으로써 제조하였다. KOH를 이용하여 pH를 11.4로 조절하였다. RaAFM은 도 1에 나타난 바와 같이 3.4Å이었다.
시료 8은 시료 7과 유사하게 제조하되, 0.2 중량%의 모노 다이아몬드(Saint-Gobain Warren-Amplex Superabrasives사에서 시판 중인 MB 80 NM DIA SOL)를 첨가시켰다.
시료 9는 시료 7과 유사하게 제조하되, 0.2 중량%의 폴리 다이아몬드(Saint-Gobain Warren-Amplex Superabrasives사에서 시판 중인 SPD-IZ 80 NM)를 첨가시켰다.
시료 10은 시료 7과 유사하게 제조하되, 0.4 중량%의 알파 Al2O3을 첨가시켰다.
시료 11은 시료 7과 유사하게 제조하되, 0.4 중량%의 SiO2(Dupont사에서 시판 중인 HT-50)를 첨가시켰다.
시료 12는 2.5 중량%의 SiO2를 탈이온수에 첨가시켜 슬러리를 형성함으로써 제조하였다. HNO3을 이용하여 pH를 2.5로 조절하였다.
시료 13은 시료 12와 유사하게 제조하되, KOH를 이용하여 pH를 11.0으로 조절하였다.
시료 14는 시료 12와 유사하게 제조하되, 말산을 이용하여 pH를 2.5로 조절하였다.
시료 15는 0.2 중량%의 UDD(Saint-Gobain Warren-Amplex Superabrasives사에서 시판 중인 UDDK 5 NM DIA SOL)를 탈이온수에 첨가시켜 3.4의 pH를 가진 슬러리를 형성함으로써 제조하였다.
시료 16은 시료 15와 유사하게 제조하되, 875 ppm의 시트르산을 첨가시키고, KOH를 이용하여 pH를 11.0으로 조절하였다.
시료 17은 시료 16과 유사하게 제조하되, 200 ppm의 1,2,4-트리아졸을 첨가시켰다.
시료 18은 시료 8과 유사하게 제조하되, 차아염소산나트륨 대신에 2.5 중량%의 과황산암모늄을 첨가시키고, KOH를 이용하여 pH를 11로 조절하였다.
시료 19는 시료 18과 유사하게 제조하되, 2.6인 pH를 조절하지 않았다.
시료 20은 시료 19와 유사하게 제조하되, 과황산암모늄 대신에 2.5 중량%의 과산화수소를 첨가시켰다.
시료 21은 시료 17과 유사하게 제조하되, 2.5 중량%의 과황산암모늄을 슬러리에 첨가시켰다.
시료 22는 시료 21과 유사하게 제조하되, KOH를 이용하여 pH를 8.0으로 조절하였다.
시료 23은 시료 21과 유사하게 제조하되, 2.6인 pH를 조절하지 않았다.
시료 24는 시료 23과 유사하게 제조하되, 과황산암모늄 대신에 2.5 중량%의 과산화수소를 첨가시켰다. RaAFM은 도 2에 보여진 바와 같이 0.8Å이다.
시료 25는 시료 24와 유사하게 제조하되, 나노다이아몬드 대신에 5 중량%의 SiO2(Nyacol사에서 시판 중인 Nexsil 85A)를 첨가시켰다.
시료 26은 시판 중인 화학기계적 연마용 슬러리이며, 나노다이아몬드와 SiO2 입자(NanoCompound사의 Fullaron M3D SWM3D000250005M)를 포함한다.
시료 27 내지 29는 0.2 중량%의 UDD(Saint-Gobain Warren-Amplex Superabrasives사에서 시판 중인 UDDK 5 NM DIA SOL), 875 ppm의 시트르산, 및 200 ppm의 1,2,4-트리아졸을 탈이온수에 첨가시켜 슬러리를 형성함으로써 제조하였으며, KOH를 이용하여 슬러리의 pH를 11.0으로 조절하였다.
시료 30은 0.2 중량%의 UDD(Saint-Gobain Warren-Amplex Superabrasives사에서 시판 중인 UDDK 5 NM DIA SOL), 875 ppm의 시트르산, 및 200 ppm의 1,2,4-트리아졸을 탈이온수에 첨가시켜 슬러리를 형성함으로써 제조하였으며, 2.6인 pH를 조절하지 않았다.
GaN 제거 등급(Å/분) GaN 표면 등급(Å)
시료 1 38.8 59.7
시료 2 9.5 78.0
시료 3 17.5 47.4
시료 4 16.1 80.5
시료 5 27.0 61.0
시료 6 0.0 47.6
시료 7 16.1 4.1
시료 8 54.3 11.2
시료 9 37.8 17.8
시료 10 4.0 43.0
시료 11 4.7 19.6
시료 12 6.8 17.6
시료 13 1.4 24.3
시료 14 0.0 6.0
시료 15 9.5 10.3
시료 16 16.1 4.9
시료 17 15.5 4.6
시료 18 56.9 13.1
시료 19 18.9 13.9
시료 20 20.6 14.1
시료 21 17.7 3.6
시료 22 16.1 4.8
시료 23 15.8 3.5
시료 24 30.1 3.5
시료 25 3.4 7.1
시료 26 10.4 52.0
시료 27 16.3 4.6
시료 28 64.3 4.3
시료 29 24.7 3.9
시료 30 54.0 3.7
본 발명을 특정 구현예들의 범위 내에서 예시하고 기술하였지만, 본 발명의 범주로부터 어떠한 방식으로든 벗어나지 않으면서 다양한 변형예와 대체예가 가능하기 때문에, 본원에 제공된 상세설명에 한정하고자 의도하지 않는다. 예를 들어, 추가적 또는 대등한 대체예가 제공될 수 있으며, 추가적 또는 대등한 제조 단계들이 이용될 수 있다. 이로써, 본 발명의 추가적 변형예와 대등예는 단지 관례적인 실험을 이용하여 당해 기술분야의 숙련자에게 개시될 수 있으며, 이러한 모든 변형예와 대등예는 하기 청구범위에 의해 정의되는 바와 같이 본 발명의 범주 이내에 속하는 것으로 간주한다.

Claims (16)

  1. III-V족 기판을 연마하기 위한 화학기계적 연마용 슬러리로서,
    80 중량% 이상의 물;
    물 중에 분산되어 있으며, 5 중량% 이하의 양으로 존재하고, 10.0nm 이하의 평균 일차입경을 갖는, 초분산 다이아몬드(UDD);
    착화제; 및
    부동태화제를 포함하고,
    III-V족 기판에 대해 5.0Å 이하의 표면 조도 Ra를 달성할 수 있는, 화학기계적 연마용 슬러리.
  2. III-V족 기판을 연마하기 위한 화학기계적 연마용 슬러리로서,
    80 중량% 이상의 물;
    물 중에 분산되어 있으며, 5 중량% 이하의 양으로 존재하고, 10.0nm 이하의 평균 일차입경을 갖는, 초분산 다이아몬드(UDD);
    10 중량% 이하의 양으로 존재하는 산화제;
    착화제; 및
    부동태화제를 포함하고,
    III-V족 기판에 대해 5.0Å 이하의 표면 조도 Ra를 달성할 수 있는, 화학기계적 연마용 슬러리.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 연마 동안 III-V족 기판을 10Å/분 이상으로 제거할 수 있는 화학기계적 연마용 슬러리.
  4. 제3항에 있어서, 연마 동안 III-V족 기판을 15Å/분 이상으로 제거할 수 있는 화학기계적 연마용 슬러리.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 실리카 입자를 실질적으로 함유하지 않는 화학기계적 연마용 슬러리.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 UDD가 2.8g/cm3 내지 3.2g/cm3의 밀도를 갖는 화학기계적 연마용 슬러리.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부동태화제가 1,2,4-트리아졸을 포함하는 화학기계적 연마용 슬러리.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부동태화제가 500ppm 이하의 양으로 존재하는 화학기계적 연마용 슬러리.
  9. 제2항에 있어서, 상기 산화제가 차아염소산나트륨, 과황산암모늄 또는 과산화수소를 포함하는 화학기계적 연마용 슬러리.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 착화제가 시트르산을 포함하는 화학기계적 연마용 슬러리.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 착화제가 1000ppm 이하의 양으로 존재하는 화학기계적 연마용 슬러리.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 III-V족 기판이 GaN, AlN, GaAs 또는 AlxGayInzN(식 중, x+y+z=1)을 포함하는 화학기계적 연마용 슬러리.
  13. 평균 일차입경이 10.0nm 이하인 초분산 다이아몬드(UDD), 물 80 중량% 이상, 착화제 및 부동태화제를 포함하는 화학기계적 연마용 슬러리 및, 연마용 패드를 III-V족 기판 또는 SiC 기판의 표면에 공급(apply)하는 단계; 및
    화학기계적 연마용 슬러리 및 연마용 패드를 이용하여 상기 III-V족 기판 또는 SiC 기판의 표면을 2.5Å/분 이상의 기판 원소 제거율로 연마시켜 5.0Å 이하의 Ra를 달성하는 단계를 포함하는, III-V족 기판 또는 SiC 기판의 화학기계적 연마 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 슬러리가 산화제를 10중량% 이하의 양으로 추가로 포함하는 화학기계적 연마 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 기판 원소 제거율이 10Å/분 이상인 화학기계적 연마 방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 III-V족 기판이 GaN, AlN, GaAs 또는 AlxGayInzN(식 중, x+y+z=1)을 포함하는 화학기계적 연마 방법.
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