[发明专利]一种蓝宝石晶片研磨液及其制备方法

说明书

本发明公开一种蓝宝石晶片研磨液及其制备方法，其组份按重量份数计包括：改性硅溶胶100份；增磨剂13～28份；分散剂1～6份；表面活性剂0.5～3份；所述改性硅溶胶为含铈硅溶胶复合溶液；所述增磨剂的组分按重量份数计包括碳化硼微粉5～10份、金刚石微粉5～10份、氧化铝空心球3～8份。其制备方法包括制备硅溶胶母液、制备铈锆掺杂硅溶胶、制备铈钙掺杂硅溶胶、制备改性硅溶胶、加入增磨剂等步骤；通过对研磨液SiO₂母液进行改进，在纯硅溶胶中加入铈锆掺杂硅溶胶和铈钙掺杂硅溶胶，加快对蓝宝石晶片表面的软化速度，加入碳化硼微粉、金刚石微粉和氧化铝空心球作为增磨剂，加速去除软化部分的速度，大大提高加工速率。

技术领域

本发明涉及一种蓝宝石晶片研磨液及其制备方法。

背景技术

蓝宝石，组成为α-A1203，硬度仅次于金刚石，莫氏硬度达9级，与天然宝石具有相同的光学特性和力学性能，具有很好的热特性、极好的电气特性和介电特性，对红外线透过率高，耐磨性好，在高温下仍具有较好的稳定性。随着光电技术的飞速发展，光电产品对蓝宝石衬底材料需求量的日益增加，同时随着LED元件的不断拓展，蓝宝石已经成为最重要的衬底材料之一，具有极大的国内外市场需求。

蓝宝石机械加工非常困难，晶面加工技术复杂，是国内外研究的重点课题之一，在实际生产应用中使用的蓝宝石晶片，都是由晶棒经切割然后抛光加工制成的，一般先用线切割或者多线切割机将半导体晶棒切割成晶片，但在切割过程中，加工条件会有所波动，因此，切割的晶片厚度及表面平整度方面都存在偏差。在器件制造中，衬底晶片的表面缺陷及表面质量均会影响到后续GaN外延生长质量，因此，晶片的表面质量对高性能器件的制造非常重要。因此，蓝宝石在作为其他光学用途时，要求其表面粗糙度小于2nm，而作为衬底材料时，要求其表面粗糙度小于0.8nm。因此，必须经过研磨抛光。

目前，现有的研磨抛光技术主要有：机械研磨抛光、化学抛光、激光抛光、离子束抛光等。其中机械抛光容易在镜面表面产生划痕；化学抛光，蓝宝石表面不光洁，而且需要使用大量酸性或者碱性化学试剂，污染较大；激光及离子束抛光晶片表面质量高，缺陷少，但激光设备价格昂贵且技术不够完善。因此，化学机械抛光(Chemical MechanicalPolishing，CMP)是目前国内外采用最广泛的加工技术。CMP是将工件表面材料与抛光液发生化学反应，生成一层相对容易去除的软质层，然后在机械作用下去除软质层，使工件表面重新裸露出来，在化学、机械交替作用中完成工件表面抛光。现有的抛光研磨液大多为含有氧化剂和催化剂的SiO₂水溶液，其对蓝宝石的研磨加工去除率有限，加工效率较低，且难以达到更精细的程度。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供一种蓝宝石晶片研磨液及其制备方法，对现有的研磨液SiO₂母液进行改进，同时使用研磨剂，达到提高加工去除率，且易于控制蓝宝石晶片表面的粗糙度。具体技术方案如下：

一种蓝宝石晶片研磨液，其组份按重量份数计包括：

改性硅溶胶100份；

增磨剂13～28份；

分散剂1～6份；

表面活性剂0.5～3份；

所述改性硅溶胶为含铈硅溶胶复合溶液；所述增磨剂的组分按重量份数计包括碳化硼微粉5～10份、金刚石微粉5～10份、氧化铝空心球3～8份。

前述的蓝宝石晶片研磨液，所述增磨剂中，碳化硼微粉的粒径为30～55μm，金刚石微粉的粒径为25～30μm，氧化铝空心球的粒径为55～250μm。

前述的蓝宝石晶片研磨液，所述含铈硅溶胶复合溶液为硅溶胶、铈锆掺杂硅溶胶、铈钙掺杂硅溶胶以体积比为5:0～2:0～2的比例掺合而成，其固含量为5～10％。

前述的蓝宝石晶片研磨液，所述分散剂为六偏磷酸钠。