[发明专利]一种光有源器件半导体衬底的抛光工艺

说明书

本发明属于半导体材料领域，涉及一种光有源器件半导体衬底的抛光工艺。所述抛光工艺包括以下步骤：将旋转的半导体衬底压在同方向旋转的抛光垫上，向抛光垫输送抛光液，半导体衬底被抛光垫抛光。述抛光液包括以下重量百分比组分：磨料：2‑10％；磷脂：1‑5％；pH调节剂：1‑5％；表面活性剂：2‑8％；氧化剂：0.5‑1％余量为水；所述抛光液的pH值为9‑11。

技术领域

本发明属于半导体材料领域，涉及一种光有源器件半导体衬底的抛光工艺。

背景技术

LED是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaN，GaAs，GaAsP，GaP等半导体制成，其核心发光部分为pn结管芯，它是通过在半导体衬底上外延生长形成得到的。不同的半导体材料能发出不同颜色的光线，在这些颜色中蓝色光尤为重要，它是白光中不可缺少的单色光，而蓝色光LED使用的半导体材料主要是GaN。目前GaN的衬底材料有多种，包括蓝宝石、碳化硅、硅、氧化镁、氧化锌等，其中蓝宝石是最主要的衬底材料(90％)，目前已能在蓝宝石上外延出高质量的GaN材料，并已研制出GaN基蓝色发光二极管及激光二极管。光有源器件的质量很大程度上依赖于衬底的表面加工工艺，而异质结构生长技术对LED衬底材料的表面也提出较高的要求—原子级平滑理想表面，即衬底表面为单晶形态且不能有机械损伤。但由于GaN衬底材料硬度高且脆性大，机械加工困难，在生产GaN衬底片的过程中普遍遇到抛光效率低，晶片表面粗糙度高的问题，从而影响光有源器件的数据传输速率。

发明内容

针对现有技术存在的半导体衬底材料表面粗糙度较大的缺点，本发明提供一种新的抛光液和抛光工艺，有效降低衬底材料表面粗糙度，有利于后续光有源器件的制作，提高器件质量。

本发明的上述目的可通过下列技术方案来实现：

一种光有源器件半导体衬底的抛光工艺，所述抛光工艺包括以下步骤：

将旋转的半导体衬底压在同方向旋转的抛光垫上，向抛光垫输送抛光液，半导体衬底被抛光垫抛光。

半导体衬底为制作LED芯片常用的三种衬底材料之一：蓝宝石、碳化硅、硅。

作为优选，所述抛光液包括以下重量百分比组分：

磨料：2-10％；

磷脂：1-5％；

pH调节剂：1-5％；

表面活性剂：2-8％；

氧化剂：0.5-1％

余量为水；

所述抛光液的pH值为9-11。pH调节剂使得抛光液介质为碱性，碱性介质相对于酸性介质的腐蚀性更小。

抛光液是抛光工艺中的关键要素之一,抛光液的性能直接影响抛光后表面的质量。磨料提供研磨作用，pH调节剂调节抛光液pH，表面活性剂稳定抛光液组分，润滑磨料，氧化剂提供提供腐蚀溶解作用。磷脂具有独特的分子结构：分子一头为疏水(亲油)的长烃基链，另一头为亲水的含氮或磷基团。因此磷脂在表面活性剂的存在下容易形成双分子层结构，双分子层内侧为疏水长烃基链，双分子层外侧为亲水基团，而磨料位于双分子层的内侧中。磷脂亲水基团与半导体衬底表面亲和性很高，抛光液输送过程中，磨料因磷脂亲水外层能立即吸附紧贴在衬底，提高有效研磨颗粒数量；且磨料隔着磷脂层与衬底接触，紧贴衬底的磨料不会对衬底产生额外的刮伤；而从衬底表面磨削下的表面化合物，易被磷脂吸附带走，以免磨屑对衬底的造成刮伤。因此本发明使用的抛光液能够降低半导体衬底表面粗糙度，赋予半导体衬底更好的光洁度，减少表面缺陷。

进一步优选，所述抛光液包括以下重量百分比组分：

磨料：4-6％；

磷脂：2-4％；

pH调节剂：1-3％；