[发明专利]一种LED衬底片用的蓝宝石或碳化硅晶片的表面处理用的化学机械抛光液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学机械抛光液，特别是涉及一种LED衬底片用的蓝宝石或者碳化硅晶片的表面处理用的化学机械抛光液及其制备方法。 

背景技术

LED用衬底要求衬底晶片的表面超光滑，无缺陷，无损伤，蓝宝石和SiC晶体加工的表面质量将直接影响到器件的性能。但是由于蓝宝石和SiC晶体硬度极高，莫氏硬度分别为9和9.2，仅次于金刚石，使其表面加工异常困难，难以获得低粗糙度的高质量表面，使其广泛应用受到极大限制。制备高质量的外延片，对衬底片的要求不仅有低翘曲度、低弯曲度、总厚度偏差小之外，对衬底片的表面有特殊要求：低表面缺陷、低亚表面层损伤层、低表层加工应力。衬底片表面和亚表面缺陷，对外延层质量将产生极大的影响。衬底片的表面缺陷会增大衬底和外延层界面缺陷密度，不利于外延层中缺陷的减少；最终也会形成明显的外延层表面缺陷，导致外延片缺陷密度高，结晶性降低，电学性能差，最终影响了器件的性能。 

只有通过化学机械抛光的方法才能获得低表面缺陷、低亚表面损伤层、低表层加工应力的LED衬底表面。 

目前，国内生产的化学机械抛光液普遍针对单晶Si的抛光，对蓝宝石晶体和SiC晶体的化学作用极低，抛光效率低下，抛光后的晶片存在大量的微刮和损伤，因此满足不了蓝宝石和SiC单晶的表面抛光处理的特殊需要。 

发明内容

本发明的目的之一是为了解决普通抛光液的效率低下，晶片表面存在大量的损伤的技术问题而提供一种LED衬底片用的蓝宝石或碳化硅晶片的表面处理用的化学机械抛光液。该化学抛光液对LED衬底片用的蓝宝石或碳化硅晶片的表面损伤小、除去速率高、易于清洗，而且该化学抛光液不腐蚀加工设备、不污染环境，原材料价格便宜、成本低，易于储存的优点。 

本发明的目的之二是提供上述的一种LED衬底片用的蓝宝石或碳化硅晶片的表面处理用的化学机械抛光液的制备方法。 

本发明的技术方案 

一种LED衬底片用的蓝宝石或碳化硅晶片的表面处理用的化学机械抛光液，按重量百分比计算，其原料组分与含量如下：

磨料                     2～30%

螯合剂                  0.01～5%

表面活性剂              0.01～10%

分散剂                  0.01～10%

氧化剂                  0.1～20%

余量为去离子水；

所述的磨料为采用溶胶法制备的水溶性的二氧化硅溶胶，溶胶中SiO₂胶体颗粒的粒径介于10nm～90nm，优选为20~70nm；

所述的螯合剂为溶于水、无重金属离子的羟胺、柠檬酸铵或胺盐，其中所述的羟胺为乙二胺四乙酸铵；

所述的表面活性剂为溶于水的非离子表面活性剂的季胺盐，即为聚氧乙烯烷基胺或烷基醇酰胺；其中所述的烷基醇酰胺为十六烷基三甲基溴化铵；

所述的分散剂为溶于水的聚醇、聚丙烯酸、聚胺盐或聚羧酸盐，其中所述的聚醇为聚乙二醇；

所述的氧化剂为非金属过氧化物、次氯酸盐或高锰酸盐；

其中所述的非金属过氧化物为过氧化氢；

其中所述的次氯酸盐为次氯酸钠；

其中所述的高锰酸盐为高锰酸钾。

上述的一种LED衬底片用的蓝宝石或碳化硅晶片的表面处理用的化学机械抛光液的制备方法，包括如下步骤： 

（1）、磨料二氧化硅溶胶的制备，采用溶胶法制备，即在正硅酸已酯（TEOS、上海硅山高分子材料厂）中加入无水乙醇（EtOH）（国药集团上海化学试剂有限公司）催化，冷水浴中搅拌成均相溶液，加入纯水进行水解，再缓慢加入浓度0.05~0.1mol/L的NaOH溶液（国药集团上海化学试剂有限公司）进行缩合，得到二氧化硅溶胶；

（2）、将步骤（1）所得的二氧化硅溶胶在转速为150~200r/min的条件下搅拌，并依次加入螯合剂、表面活性剂、分散剂、氧化剂和去离子水，搅拌均匀后，最终得到一种LED衬底片用的蓝宝石或碳化硅晶片的表面处理用的化学机械抛光液。

上述所得的一种LED衬底片用的蓝宝石或碳化硅晶片的表面处理用的化学机械抛光液的pH为8.5～12，所得的化学机械抛光液中SiO₂胶体颗粒的粒径介于10nm～90nm，优选为20~70nm。 

上述所得的一种LED衬底片用的蓝宝石或碳化硅晶片的表面处理用的化学机械抛光液用于蓝宝石或碳化硅晶片的表面处理。 

本发明的有益效果