本發(fā)明涉及半導(dǎo)體襯底材料拋光，特別是涉及一種基于類(lèi)芬頓氧化技術(shù)的氮化鎵襯底拋光液。
背景技術(shù)：
1、從第一代半導(dǎo)體材料發(fā)展至如今第三代半導(dǎo)體材料，性能不斷提高，在芯片制造領(lǐng)域，第三代半導(dǎo)體材料由于其高禁帶寬度等優(yōu)點(diǎn)，比第一代半導(dǎo)體更加耐溫耐高壓，在芯片可靠性領(lǐng)域的運(yùn)用越來(lái)越多，智能手機(jī)的發(fā)展帶動(dòng)了快充領(lǐng)域的發(fā)展，使用第三代半導(dǎo)體作為手機(jī)充電核心模塊，其工作效率相比于第二代半導(dǎo)體材料可提高至少10％，顯著提高充電的工作效率。隨著第三代半導(dǎo)體材料的發(fā)展，已從微電子產(chǎn)業(yè)擴(kuò)大至照明、通信、能源、5g等研究熱門(mén)領(lǐng)域，在工業(yè)生產(chǎn)和促進(jìn)節(jié)能減排中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。
2、為了實(shí)現(xiàn)低環(huán)境負(fù)荷和節(jié)能社會(huì)，基于氮化鎵(gan)的下一代光電器件備受關(guān)注。氮化鎵晶體是具有大的禁帶寬度、晶格匹配性高、高臨界擊穿場(chǎng)強(qiáng)、高電子遷移率、高熱導(dǎo)率等優(yōu)良特性的第三代半導(dǎo)體材料，在藍(lán)光照明、高溫、高頻及抗輻照器件等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。目前氮化鎵在藍(lán)光照明領(lǐng)域使用較為成熟，但在芯片等精密領(lǐng)域?qū)ζ浔砻尜|(zhì)量及各方面指標(biāo)要求很高，因此，研究氮化鎵晶體的表面平坦化加工工藝十分有意義。
3、作為電子元器件材料，氮化鎵襯底的表面質(zhì)量直接影響電子器件的性能，為保證氮化鎵在實(shí)際加工時(shí)的使用要求，氮化鎵襯底表面要求超光滑、無(wú)缺陷、無(wú)表面/亞表面損傷，表面粗糙度達(dá)納米級(jí)以下(工業(yè)要求ra<0.2nm)。但是，氮化鎵晶體的硬度大，莫氏硬度為8，脆性高、具有耐酸堿腐蝕的化學(xué)特性，在化學(xué)機(jī)械拋光過(guò)程中存在很大困難，極大制約了氮化鎵元器件的發(fā)展，如何在氮化鎵襯底超精密拋光中降低表面/亞表面損傷、提高拋光質(zhì)量和加工效率是氮化鎵元件應(yīng)用發(fā)展中亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
4、目前氮化鎵襯底精密拋光中存在的主要問(wèn)題有：
5、(1)基于傳統(tǒng)的芬頓催化反應(yīng)技術(shù)生成的fe3+容易形成沉淀，為了防止形成鐵泥沉淀常需要對(duì)ph進(jìn)行小于3的酸性限制，長(zhǎng)期處于酸性條件下對(duì)設(shè)備和人體均有害。
6、(2)離子束、磁流變、電芬頓等新型技術(shù)尚不穩(wěn)定或成本較高，難于進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)。
7、(3)傳統(tǒng)芬頓氧化技術(shù)催化劑使用壽命短，拋光過(guò)程中其催化能力下降明顯，不利于拋光液的長(zhǎng)時(shí)間加工。
8、由此可見(jiàn)，上述現(xiàn)有的氮化鎵襯底拋光液仍存在有不足，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。如何能創(chuàng)設(shè)一種新的基于類(lèi)芬頓氧化技術(shù)的氮化鎵襯底拋光液，使其極大的提升氮化鎵襯底表面特性，擴(kuò)大氮化鎵元件應(yīng)用范圍，成為當(dāng)前業(yè)界急需改進(jìn)的目標(biāo)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于類(lèi)芬頓氧化技術(shù)的氮化鎵襯底拋光液，使其通過(guò)納米金屬的加入，極大的提升了氮化鎵襯底表面特性，為擴(kuò)大氮化鎵元件的應(yīng)用范圍提供可靠保證，從而克服現(xiàn)有的氮化鎵襯底拋光液的不足。
2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于類(lèi)芬頓氧化技術(shù)的氮化鎵襯底拋光液，包括如下按質(zhì)量百分比組成的原料：拋光磨料10-40％、納米金屬懸浮液5-40％、絡(luò)合劑0.1-10％、氧化劑0.1-10％、其余部分為去離子水。
3、進(jìn)一步改進(jìn)，所述納米金屬懸浮液采用納米零價(jià)金屬懸浮液。
4、進(jìn)一步改進(jìn)，所述納米零價(jià)金屬懸浮液中包括納米鐵、納米銅、納米鋁、納米釩中的一種或多種過(guò)渡金屬。
5、進(jìn)一步改進(jìn)，所述納米金屬懸浮液采用由兩種金屬摻雜構(gòu)成的納米雙金屬懸浮液。
6、進(jìn)一步改進(jìn)，所述納米雙金屬懸浮液采用銅-釩雙金屬懸浮液。
7、進(jìn)一步改進(jìn)，所述納米金屬懸浮液中金屬粒徑范圍為60-100nm。
8、進(jìn)一步改進(jìn)，所述拋光磨料采用氧化硅、氧化鈰、氧化鋁、氧化鐵中的一種或多種，且磨料粒徑范圍為80-120nm。
9、進(jìn)一步改進(jìn)，所述絡(luò)合劑采用包括二聚磷酸鹽、三聚磷酸鹽、六偏磷酸鹽中一種或多種的聚合磷酸鹽。
10、進(jìn)一步改進(jìn)，所述氧化劑采用次氯酸鈉、過(guò)氧化氫、過(guò)氧化鉀、過(guò)硫酸鈉、過(guò)氧化脲中的一種或多種。
11、進(jìn)一步改進(jìn)，所述氮化鎵襯底拋光液的ph適用范圍為2-11。
12、本發(fā)明通過(guò)在拋光液中加入可流動(dòng)性固相懸浮液催化劑---納米金屬懸浮液，利用納米金屬具備比表面積大、高表面能、豐富孔隙結(jié)構(gòu)的特性，能夠活化氧化劑產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的自由基特性，即代替?zhèn)鹘y(tǒng)fenton試劑中的fe2+來(lái)催化h2o2分解產(chǎn)生·oh的反應(yīng)，使氮化鎵襯底表面迅速生成一層質(zhì)軟的氧化層，從而達(dá)到在拋光磨料作用下迅速去除的目的。
13、采用這樣的設(shè)計(jì)后，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：
14、本發(fā)明基于類(lèi)芬頓氧化技術(shù)的氮化鎵襯底拋光液通過(guò)納米金屬的加入，基于納米金屬的固相催化技術(shù)，極大的提升了氮化鎵襯底表面特性，使其使用后氮化鎵襯底表面超光滑、無(wú)缺陷、無(wú)表面/亞表面損傷，表面粗糙度ra<0.2nm，滿(mǎn)足氮化鎵作為光電器件的工業(yè)化要求，擴(kuò)大了氮化鎵元器件的應(yīng)用范圍。
15、本發(fā)明氮化鎵襯底拋光液ph適用范圍為2-11，適用范圍廣，使用條件優(yōu)，利于推廣使用；而且所述拋光液中納米金屬固相催化劑還方便回收，能實(shí)現(xiàn)反復(fù)利用，降低成本。
1.一種基于類(lèi)芬頓氧化技術(shù)的氮化鎵襯底拋光液，其特征在于，包括如下按質(zhì)量百分比組成的原料：拋光磨料10-40％、納米金屬懸浮液5-40％、絡(luò)合劑0.1-10％、氧化劑0.1-10％、其余部分為去離子水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于類(lèi)芬頓氧化技術(shù)的氮化鎵襯底拋光液，其特征在于，所述納米金屬懸浮液采用納米零價(jià)金屬懸浮液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于類(lèi)芬頓氧化技術(shù)的氮化鎵襯底拋光液，其特征在于，所述納米零價(jià)金屬懸浮液中包括納米鐵、納米銅、納米鋁、納米釩中的一種或多種過(guò)渡金屬。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于類(lèi)芬頓氧化技術(shù)的氮化鎵襯底拋光液，其特征在于，所述納米金屬懸浮液采用由兩種金屬摻雜構(gòu)成的納米雙金屬懸浮液。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于類(lèi)芬頓氧化技術(shù)的氮化鎵襯底拋光液，其特征在于，所述納米雙金屬懸浮液采用銅-釩雙金屬懸浮液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的基于類(lèi)芬頓氧化技術(shù)的氮化鎵襯底拋光液，其特征在于，所述納米金屬懸浮液中金屬粒徑范圍為60-100nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于類(lèi)芬頓氧化技術(shù)的氮化鎵襯底拋光液，其特征在于，所述拋光磨料采用氧化硅、氧化鈰、氧化鋁、氧化鐵中的一種或多種，且磨料粒徑范圍為80-120nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于類(lèi)芬頓氧化技術(shù)的氮化鎵襯底拋光液，其特征在于，所述絡(luò)合劑采用包括二聚磷酸鹽、三聚磷酸鹽、六偏磷酸鹽中一種或多種的聚合磷酸鹽。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于類(lèi)芬頓氧化技術(shù)的氮化鎵襯底拋光液，其特征在于，所述氧化劑采用次氯酸鈉、過(guò)氧化氫、過(guò)氧化鉀、過(guò)硫酸鈉、過(guò)氧化脲中的一種或多種。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于類(lèi)芬頓氧化技術(shù)的氮化鎵襯底拋光液，其特征在于，所述氮化鎵襯底拋光液的ph適用范圍為2-11。