一種用于氮化鎵的拋光液的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于半導(dǎo)體照明LED芯片、功率器件等光電子、微電子制造技術(shù)領(lǐng)域，特別 涉及一種用于氮化鎵的超精拋光液。
【背景技術(shù)】
[0002] 氮化鎵，由于具有禁帶寬度大、擊穿電場(chǎng)高、熱導(dǎo)率大、抗輻射能力強(qiáng)、電子飽和漂 移速度高、介電常數(shù)小、優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械性能等物化特性，在光照明、光顯示、光存 儲(chǔ)、光探測(cè)等光電子器件和高溫、高頻大功率電子等微電子器件領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景， 被譽(yù)為是未來最重要的半導(dǎo)體材料。氮化鎵基器件，不僅在民用方面得到大量應(yīng)用，擁有巨 大的市場(chǎng)潛力，而且在軍事領(lǐng)域也有重大的應(yīng)用前景，受到各國(guó)的極大重視。
[0003] 通常，氮化鎵基器件主要異質(zhì)外延在藍(lán)寶石、碳化娃、娃等襯底，由于襯底與外延 層存在著晶格、熱膨脹匹配不佳的問題，會(huì)在外延層之間產(chǎn)生高應(yīng)力和高缺陷密度，導(dǎo)致器 件性能下降。如若使用同質(zhì)氮化鎵襯底，將大幅降低外延層缺陷密度，延長(zhǎng)器件的使用壽 命。因此，高質(zhì)量氮化鎵同質(zhì)外延襯底的制備是高性能器件的關(guān)鍵所在。通常，氮化鎵外延 襯底是通過氫化物氣相外延（HVPE)、氨熱法等方法來生長(zhǎng)制備的。但上述方法獲得的氮化 鎵表面存在大量表面起伏、V型坑等問題，無法直接使用，需要對(duì)氮化鎵單晶表面進(jìn)行拋光 加工。故GaN襯底表面的加工質(zhì)量直接影響著所制備器件的性能。
[0004] 然而，氮化鎵單晶是堅(jiān)硬的高熔點(diǎn)材料，且化學(xué)性質(zhì)極穩(wěn)定、電離度高，所以非常 難以加工，生產(chǎn)效率低、加工成本高。因此，氮化鎵襯底拋光技術(shù)是制約其相關(guān)器件制造技 術(shù)發(fā)展的瓶頸問題之一。
[0005] 由于氮化鎵單晶的各向異性，氮化鎵晶片被分為鎵面和氮面；據(jù)研宄報(bào)道，鎵面更 適合用于外延襯底和器件制造，但是鎵面比氮面更難以加工去除。近年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)氮 化鎵拋光方面展開了一些研宄工作。日本H. Aida等在《Journal of The Electrochemical S〇Ciety》（2011年158期H1206-H1212頁(yè))上報(bào)道的硅溶膠拋光液對(duì)氮化鎵拋光后，表面粗 糖度Ra達(dá)到O.lnm，但是去除速率不到20nm/h。K. Asghar等在《ECS Journal of Solid State Science and 了6吐11〇1(^7》（2014年3期？277-?284頁(yè))上報(bào)道的含疆1104的5丨02拋 光液氮化鎵去除速率達(dá)到39nm/h，表面粗糙度RMS小于0. lnm。S. Hayashi等在《Journal of The Electrochemical Society》（2008 年 155 期 H113-H116 頁(yè)）上報(bào)道的 A1203 拋光 液氮化鎵去除速率為50nm/h，但表面粗糙度Ra高達(dá)0. 5-0. 6nm。
[0006] 因此，針對(duì)氮化鎵這種超硬、超穩(wěn)定、難加工的新型材料，我們亟待尋求一種更好 平衡化學(xué)與機(jī)械作用的拋光組合物，使氮化鎵晶片拋光速率提高，同時(shí)拋光后表面質(zhì)量更 好，表面缺陷更少、表面粗糙度更小，以滿足下一代電子器件制造的更高需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中氮化鎵所面臨的拋光去除速率低及表面質(zhì)量不佳的技術(shù) 瓶頸進(jìn)行研宄，發(fā)明一種用于氮化鎵的拋光液。
[0008] 本發(fā)明一種用于氮化鎵的拋光液，其特征在于：該拋光液包含混合型氧化硅、氧化 劑、腐蝕劑、拋光促進(jìn)劑、穩(wěn)定劑、拋光平衡劑和水，所述腐蝕劑為無機(jī)酸類，所述拋光促進(jìn) 劑為催化劑，所述穩(wěn)定劑為帶羥基或氨基的一元或多元酸及其鹽，所述拋光平衡劑為芳基 磺酸類，所述水為去離子水或蒸餾水，所述拋光液的PH值為0. 5~5。所述混合型氧化硅由 平均粒徑0~50nm和60nm~150nm的氧化娃組成。
[0009] 本發(fā)明一種用于氮化鎵的拋光液，其特征在于，其各組分重量百分含量為： 混合型氧化娃0. 5~50 wt % 氧化劑0· 1~15 wt% 腐蝕劑0· 1~10 wt% 拋光促進(jìn)劑〇. 0001~5 wt% 穩(wěn)定劑〇. 01~10 wt% 拋光平衡劑為0. 05~5wt% 水余量。
[0010] 所述混合型氧化娃中平均粒徑0~50nm和60nm~150nm的氧化娃的重量比為 1:1 ~1:5〇
[0011] 所述氧化劑為次氯酸、次氯酸鈉、次氯酸鉀、次氯酸銨、高氯酸、高氯酸鈉、高氯酸 鉀、次溴酸、次溴酸鈉、高溴酸、高溴酸鈉、次碘酸、次碘酸鈉、碘酸、碘酸鈉、碘酸鉀、高碘酸、 高碘酸鈉、高碘酸鉀、過氧化氫、過氧化鈉、過氧化鉀、硝酸鋁、硝酸鐵、過二硫酸、過二硫酸 鈉、過二硫酸銨、過乙酸或過苯甲酸中的一種或幾種。
[0012] 所述無機(jī)酸為鹽酸、硝酸、磷酸、硫酸、氨基磺酸、次磷酸、亞磷酸或焦磷酸中的一 種或幾種。
[0013] 所述催化劑為鐵、鎳、鈦、鋁、鈷、鉬、銅、金、銀、鈀、鉑、鎢、鉭、釕、錫、釩、錳及其氧 化物氧化鐵、氧化鎳、氧化鈦、氧化銅、氧化猛、氧化鑭、氧化鉬及其碳、氧化鋁、氧化娃、娃藻 土和石墨烯負(fù)載型催化劑，以及其鹽類氯化鹽、溴化鹽、硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、高氯酸鹽、 高碘酸鹽、酒石酸鹽和醋酸鹽中的一種或幾種。
[0014] 所述帶羥基或氨基的一元或多元酸及其鹽為乳酸、蘋果酸、檸檬酸、酒石酸、乙醇 酸、α-羥基異丁酸、甘油酸、葡糖酸、水楊酸、乙二胺四乙酸或五倍子酸及其鹽中的一種或 幾種。
[0015] 所述芳基磺酸為苯磺酸、對(duì)甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、2-甲?；?1，4-苯二磺 酸、4-羥基苯磺酸、3-氨基-4羥基苯磺酸中的一種或幾種。
[0016] 本發(fā)明提供的拋光液主要適用于半導(dǎo)體照明LED芯片襯底、功率器件制造中氮化 鎵超精表面拋光，經(jīng)其拋光后的氮化鎵表面超光滑，無劃痕、凹坑等表面缺陷，AFM所測(cè)的表 面粗糙度Ra可達(dá)到約0. 06納米，表面呈現(xiàn)原子臺(tái)階形貌；與此同時(shí)，具有拋光去除速率高、 拋光性能穩(wěn)定的特點(diǎn)，拋光去除速率可達(dá)到90納米/小時(shí)以上，遠(yuǎn)高于目前報(bào)道。
【附圖說明】
[0017] 圖1是經(jīng)過本發(fā)明拋光液(實(shí)施例2)拋光氮化鎵