[发明专利]一种CMP抛光液的制备方法

说明书

本发明涉及一种CMP抛光液的制备方法，具体为：先将磨料与水混合，再依次加入表面活性剂、成膜剂、pH调节剂和抛光促进剂，且每加入一种原料后，对其进行充分搅拌。本申请所述的方法能避免原料间的相互作用，使各原料充分地发挥作用，使抛光去除速率、抛光后的晶片表面粗糙度和平整度等各项性能指标都能得到明显的提高，抛光效果的稳定性更好，制备过程中不需要净化室和真空负压搅拌设备，只需要普通的密闭空间和搅拌设备即可，节省了生产成本和日常的维护费用。而且本发明的方法制备的抛光液性能稳定，可重复多次使用，甚至循环使用6～10h，都可保持稳定的性能。

技术领域

本发明涉及一种用于超高精度GaAs晶片加工的CMP抛光液制备方法，属于半导体加工的技术领域。

背景技术

砷化镓(GaAs)是一种极其重要的第二代半导体材料，具有电子迁移率高、宽禁带、直接带隙、功率消耗低等特性，在微电子和光电子产业，尤其是国防和卫星通讯领域发挥着非常重要的作用。用GaAs制成的半导体器件具有高频、高温、低温性能好及噪声小、抗辐射能力强等优点。虽然GaAs具有优越的性能，但其高温分解，使得生产理想化学配比的高纯单晶材料的技术难度较高。GaAs是目前生产量最大、应用最广的化合物半导体材料，是重要性仅次于硅的半导体材料。

由于GaAs材料的优异特性，我国及世界各主要国家正大力支持其相关行业的蓬勃发展。随着智能手机进入4G时代，以至于后面的5G及物联网的崛起，多模多频的GaAs微波功率器件需求量将大幅提升。未来几年，随着我国光电通信及其它新行业(如太阳能薄膜发电)的快速发展，GaAs材料的市场需求将会更大。预计到2022年，我国GaAs市场销售额将会达到100亿元。

GaAs电路和器件均是以GaAs抛光晶片为衬底，抛光晶片的表面质量直接影响着器件的性能和成品率，抛光晶片的表面质量越好，器件的性能和成品率就越高。GaAs晶片是由纯Ga和纯As合成并生长得到的单晶材料经过切、磨、抛等工艺制成，因此抛光工艺是GaAs晶片最终达到超精密表面要求的关键工序。目前，国内外普遍采用的抛光工艺是化学机械抛光(CMP)工艺。CMP工艺是化学腐蚀和机械磨削交替作用的组合工艺，结合了化学抛光和机械抛光的优点，借助于抛光液的化学腐蚀作用和磨料的机械磨削作用，在良好的抛光机性能和合适的抛光垫基础上，使GaAs晶片获得超光滑超平坦的表面，所以CMP抛光液是除抛光机、抛光垫之外的决定抛光晶片表面质量的因素。

对于CMP抛光液来说，除了配方对其性能有影响外，制备方法也有一定的影响。在关于GaAs晶片的CMP抛光液制备方法方面，以往的中国专利文献对其报道较少，仅有中国专利CN101475778A和CN101081966A两篇。因此，针对GaAs晶片的CMP抛光液制备方法，有待于进一步研究。

中国专利CN101475778A公布了一种用于砷化镓晶片的抛光组合物及其制备方法，该方法是先将除磨料之外的其它组分混合搅拌均匀后，再将经过过滤的磨料加入其中，并混合搅拌均匀即可。专利中显示，利用该方法制备的抛光液的抛光去除速率是0.8μm/min，抛光后的晶片表面粗糙度是0.5nm。先将除磨料之外的其它组分混合在一起，容易使各组分之间首先产生交互作用，削弱其在抛光液中应有的作用，这可能是导致其抛光效果不太理想的原因。

中国专利CN101081966A公布了一种用于砷化镓晶片的抛光液及其制备方法，该方法，是先将制备的抛光液各组分分别进行过滤净化处理，然后在千级净化室的环境内，将各组分在真空负压的动力下，通过质量流量计输入容器罐中并充分搅拌，使其混合均匀即可。专利中称，利用该方法制备的抛光液的抛光去除速率不超过0.5μm/min，抛光后的晶片表面良好。此项专利没有说明具体的添加次序，而且需要采用千级净化室和真空负压下搅拌，生产成本相对较高。不管其表面质量具体如何，但其抛光去除速率很低。