[发明专利]一种锗晶体化学机械抛光的抛光液及使用方法

说明书

本发明涉及一种锗晶体化学机械抛光的抛光液及使用方法，包括粗抛液和精抛液，所述粗抛液按重量％计主要由下列原料组成：磨料粒径15‑110nm、浓度≥40wt％、硬度≤7Mohs的SiO2水溶胶磨料10‑50％、氧化剂0.2‑1.5％、pH调节剂0.5‑2％、螯合剂0.2‑1.5％、表面活性剂0.1‑1％；精抛液主要有表面活性剂0.1‑0.5％，余量为去离子水。选择两步抛光法进行化学机械抛光，第一步选用粗抛液，第二步选用精抛液，两步抛光在同一台抛光机上完成。有益效果：可以解决锗晶体材料化学机械抛光过程中速率低、粗糙度高、金属离子及颗粒沾污等问题。

技术领域

本发明属于CMP抛光液，尤其涉及一种锗晶体化学机械抛光的抛光液及使用方法。

背景技术

锗(Ge)既是一种稀有金属，同时又是一种极为重要的半导体材料。锗的相对原子质量为72.59，密度是5.35g/cm3；锗的熔点和沸点都较高，分别为937.4℃和2830℃。锗表面呈银灰色，晶格属金刚石型。

锗在国家安全的保障和国民经济的建设方面都发挥着不可替代的作用。它被视为是一种十分重要的战略资源。目前它已经成为了新型的清洁能源材料。在太阳能电池领域锗单晶得到了广泛而成功的应用,太阳能电池可将光能转化为电能，它对改善地球环境、缓解能源危机有着极其重要的意义。如何有效地提高其光电转换效率一直是该领域持续关注的课题。随着航天航空事业的持续发展,对于空间站、宇宙飞船和人造卫星上应用的太阳能电池的性能提出了更高更为苛刻的要求。虽然硅太阳能电池发展成熟、应用广泛,但是硅太阳能电池光电转换效率低、抗辐射能力差，因而其进一步发展受到了明显的限制。锗衬底太阳能电池具有光电效率高、抗辐射等优点,目前正被广泛地应用于空间太阳能电池领域，除此之外相对于传统太阳能电池，锗/砷化镓太阳能电池还具有成本低、重量轻等优点；同时锗材料也广泛地应用于计算机、导航、通讯、自动化以及光纤、光学、原子能等领域。然而，锗材料成本较高，若采用传统的研磨和抛光方法来进行加工，不仅会浪费原材料而且无法保证加工质量；锗材料的研究开发和广泛应用正在推动着锗抛光片需求量的逐年上升，虽然我国锗资源储备居全球第一，但现阶段锗材料仍需要从国外进口，因此针对于锗单晶的化学机械抛光技术的研究已成为人们关注的热点。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，提供一种锗晶体化学机械抛光的抛光液及使用方法，抛光液采用无离子氧化剂、碱性pH调节剂、高浓度低硬度磨料、表面活性剂、螯合剂为主要成分，并采用粗、精抛二步抛光使用的方法，可提高抛光效率，改善表面粗糙度；可以解决锗晶体材料化学机械抛光过程中速率低、粗糙度高、金属离子及颗粒沾污等技术问题，为实现锗单晶材料高速率、低粗糙、环保、工艺简化的表面加工奠定基础。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种锗晶体化学机械抛光的抛光液，其特征是：包括粗抛液和精抛液，所述粗抛液按重量％计主要由下列原料组成：磨料粒径15-110nm、浓度≥40wt％、硬度≤7Mohs的SiO2水溶胶磨料10-50％、氧化剂0.2-1.5％、pH调节剂0.5-2％、螯合剂0.2-1.5％、表面活性剂0.1-1％；pH调节剂为有机碱；所述精抛液按重量％计主要由下列原料组成：表面活性剂0.1-0.5％，99.5-99.9％去离子水。

所述抛光液的制备方法：按重量％计，粗抛液：将10-50％纳米SiO2水溶胶边搅拌边加入去离子水稀释至完全溶解，随后边搅拌边依次加入0.1-1％的活性剂、0.2-1％的螯合剂、0.5-2％pH调节剂和0.2-1.5％氧化剂；精抛液：将0.1-0.5％非离子表面活性剂边搅拌边加入99.5-99.9％去离子水中。

所述氧化剂为氧化性适中无金属离子的H2O2。

所述活性剂为FA/OI型表面活性剂、OII-7((C1OH21-C6H4-O-CH2CH2O)7-H)、OII-10((C1OH21-C6H4-O-CH2CH2O)10-H)、O-20(C12-18H25-37-C6H4-O-CH2CH2O)70-H)、或JFC的一种或几种混合。