氮化镓化学机械抛光液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氮化镓化学机械抛光液，由SiO2抛光液、H2O2、甘氨酸、对苯二甲酸、去离子水和pH调节剂配制而成；所述化学机械抛光液中，SiO2的浓度为5～10wt％，H2O2的浓度为0.4～0.8wt％，甘氨酸的浓度为0.5～1.5wt％，对苯二甲酸的浓度为0.1～1wt％，pH值为11～11.5。本发明专利技术还提供了所述氮化镓化学机械抛光液的制备方法。本发明专利技术的氮化镓化学机械抛光液，成分和制备工艺简单，改善了传统氮化镓抛光液污染环境、对人体有伤害等问题；并且抛光速率达一百纳米每小时以上，抛光表面粗糙度低至亚纳米级粗糙度。

Gallium Nitride Chemical Mechanical Polishing Fluid and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
氮化镓化学机械抛光液及其制备方法
本专利技术涉及抛光加工
，具体涉及一种氮化镓化学机械抛光液及其制备方法。
技术介绍
氮化镓(GaN)晶体是在衬底材料蓝宝石上生长出来的第三代半导体新型电子材料，具有带隙宽、电子漂移饱和速率高、介电常数小、很好的光学性质等优点，在航空航天、探测、核能开发、卫星、通信等领域有更广阔的应用前景。国内对GaN晶体材料的抛光工艺研究比较少，且加工的精度也不一定能达到使用的要求，材料去除率不高，晶体表面存在一定的缺陷，影响晶体的应用。目前对氮化镓抛光有激光辅助氮化镓晶体化学机械抛光方法(专利号：CN106601607A)、一种氮化镓晶片光电化学机械抛光液及抛光方法(专利号：CN107652900A)等。激光辅助氮化镓晶体化学机械抛光方法，工艺步骤比较复杂，抛光前进行激光照射修饰，且需选区照射，直至所有表面均被激光照射，照射点的重复率在50％以上，激光束的光子能量不易控制。一种氮化镓晶片光电化学机械抛光液及抛光方法虽然抛光液成分简单，纳米二氧化硅或氧化铈磨粒浓度极低，抛光液的后处理方便，但抛光液中含有硫酸、硝酸、磷酸等，对人体和环境有较大影响，且抛光后氮化镓表面粗糙度较大。潘国顺(专利号：CN106398544A、CN104804649B)制备的氮化镓抛光液包含了混合型氧化硅、氧化剂、腐蚀剂、抛光促进剂、稳定剂、抛光平衡剂等多种成分，制备工艺繁琐，且含有亚硝酸、亚硫酸、亚磷酸和过二硫酸等，对环境和人体有害。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种氮化镓化学机械抛光液，该抛光液的的成分和制备工艺简单，改善了传统氮化镓抛光液污染环境、对人体有伤害等问题；并且抛光速率达一百纳米每小时以上，抛光表面粗糙度低至亚纳米级粗糙度。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种氮化镓化学机械抛光液，由SiO2抛光液、H2O2、甘氨酸、对苯二甲酸、去离子水和pH调节剂配制而成；所述化学机械抛光液中，SiO2的浓度为5～10wt％，H2O2的浓度为0.4～0.8wt％，甘氨酸的浓度为0.5～1.5wt％，对苯二甲酸的浓度为0.1～1wt％，pH值为11～11.5。本专利技术中，甘氨酸作为络合剂，其能够与金属离子发生络合反应，形成络合物，促进反应的进行，并带走溶液中的金属离子，防止对环境的污染。对苯二甲酸作为缓蚀剂，能够防止或减缓凹处氮化镓表面过度腐蚀，有效达到表面的平坦化。进一步地，步骤S1中，所述SiO2抛光液为30％SiO2抛光液，所述H2O2为30％H2O2。进一步地，所述pH调节剂为NaOH或三乙烯二胺。进一步地，所述化学机械抛光液中，SiO2的浓度为10wt％，H2O2的浓度为0.8wt％，甘氨酸的浓度为1wt％，对苯二甲酸的浓度为0.1wt％。进一步地，所述抛光液的pH值为11.5。本专利技术另一方面提供了所述的氮化镓化学机械抛光液的制备方法，包括：将SiO2抛光液滴加于去离子水中，搅拌，得SiO2悬浮液；向所述SiO2悬浮液中加入甘氨酸、对苯二甲酸和H2O2，搅拌至均匀；以及使用pH调节剂将所得溶液的pH值调节至11～11.5。进一步地，所述pH调节剂为NaOH或三乙烯二胺。进一步地，使用pH调节剂将所得溶液的pH值调节至11.5。本专利技术的有益效果：1.本专利技术的氮化镓化学机械抛光液成分和制备工艺简单，不含有对人体和环境存在危害的化学添加剂，改善传统氮化镓抛光液污染环境、对人体有伤害等问题。2.本专利技术的氮化镓化学机械抛光液，稳定性好，能够提高氮化镓化学机械抛光材料去除率，抛光速率达一百纳米每小时以上，抛光表面粗糙度低至亚纳米级粗糙度，改善了氮化镓表面质量，降低了氮化镓抛光的生产成本。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。实施例1量取50mL市售质量分数为30％的二氧化硅抛光液，在磁力搅拌的作用下将其缓慢滴加至去离子水中，得到二氧化硅悬浮液，再向悬浮液中依次加入浓度为30％的过氧化氢、1wt％的甘氨酸和0.1wt％的对二苯甲酸，同时超声搅拌至完全溶解，得到总体积为300mL的抛光液，使得二氧化硅浓度和过氧化氢氧化剂浓度分别为5wt％和0.4wt％，最后加入浓度为30wt％的PH调节剂(三乙烯二胺(C6H12N2))调节pH至11.5。实施例2量取50mL市售质量分数为30％的二氧化硅抛光液，在磁力搅拌的作用下将其缓慢滴加至去离子水中，得到二氧化硅悬浮液，再向悬浮液中依次加入浓度为30％的过氧化氢、1wt％的甘氨酸和0.1wt％的对二苯甲酸，同时超声搅拌至完全溶解，得到总体积为300mL的抛光液，使得二氧化硅浓度和过氧化氢氧化剂浓度分别为5wt％和0.6wt％，最后加入浓度为30wt％的PH调节剂(三乙烯二胺(C6H12N2))调节pH至11.5。实施例3量取50mL市售质量分数为30％的二氧化硅抛光液，在磁力搅拌的作用下将其缓慢滴加至去离子水中，得到二氧化硅悬浮液，再向悬浮液中依次加入浓度为30％的过氧化氢、1wt％的甘氨酸和0.1wt％的对二苯甲酸，同时超声搅拌至完全溶解，得到总体积为300mL的抛光液，使得二氧化硅浓度和过氧化氢氧化剂浓度分别为5wt％和0.8wt％，最后加入浓度为30wt％的PH调节剂(三乙烯二胺(C6H12N2))调节pH至11.5。实施例4量取100mL市售质量分数为30％的二氧化硅抛光液，在磁力搅拌的作用下将其缓慢滴加至去离子水中，得到二氧化硅悬浮液，再向悬浮液中依次加入浓度为30％的过氧化氢、1wt％的甘氨酸和0.1wt％的对二苯甲酸，同时超声搅拌至完全溶解，得到总体积为300mL的抛光液，使得二氧化硅浓度和过氧化氢氧化剂浓度分别为10wt％和0.4wt％，最后加入浓度为30wt％的PH调节剂(三乙烯二胺(C6H12N2))调节pH至11.5。实施例5量取100mL市售质量分数为30％的二氧化硅抛光液，在磁力搅拌的作用下将其缓慢滴加至去离子水中，得到二氧化硅悬浮液，再向悬浮液中依次加入浓度为30％的过氧化氢、1wt％的甘氨酸和0.1wt％的对二苯甲酸，同时超声搅拌至完全溶解，得到总体积为300mL的抛光液，使得二氧化硅浓度和过氧化氢氧化剂浓度分别为10wt％和0.6wt％，最后加入浓度为30wt％的PH调节剂(三乙烯二胺(C6H12N2))调节pH至11.5。实施例6量取100mL市售质量分数为30％的二氧化硅抛光液，在磁力搅拌的作用下将其缓慢滴加至去离子水中，得到二氧化硅悬浮液，再向悬浮液中依次加入浓度为30％的过氧化氢、1wt％的甘氨酸和0.1wt％的对二苯甲酸，同时超声搅拌至完全溶解，得到总体积为300mL的抛光液，使得二氧化硅浓度和过氧化氢氧化剂浓度分别为10wt％和0.8wt％，最后加入浓度为30wt％的PH调节剂(三乙烯二胺(C6H12N2))调节pH至11.5。对比例1量取50mL市售质量分数为30％的二氧化硅抛光液，在磁力搅拌的作用下将其缓慢滴加至去离子水中，得到二氧化硅悬浮液，再向其中加入30％的过氧化氢，得到总体积为300mL的抛光液，使得二氧化硅浓度和过氧化氢氧化剂浓度分别为5wt％和0.8wt％，最后加入浓度为30wt％的PH调节剂(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮化镓化学机械抛光液，其特征在于，由SiO2抛光液、H2O2、甘氨酸、对苯二甲酸、去离子水和pH调节剂配制而成；所述化学机械抛光液中，SiO2的浓度为5～10wt％，H2O2的浓度为0.4～0.8wt％，甘氨酸的浓度为0.5～1.5wt％，对苯二甲酸的浓度为0.1～1wt％，pH值为11～11.5。

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓化学机械抛光液，其特征在于，由SiO2抛光液、H2O2、甘氨酸、对苯二甲酸、去离子水和pH调节剂配制而成；所述化学机械抛光液中，SiO2的浓度为5～10wt％，H2O2的浓度为0.4～0.8wt％，甘氨酸的浓度为0.5～1.5wt％，对苯二甲酸的浓度为0.1～1wt％，pH值为11～11.5。2.如权利要求1所述的氮化镓化学机械抛光液，其特征在于，步骤S1中，所述SiO2抛光液为30％SiO2抛光液，所述H2O2为30％H2O2。3.如权利要求1所述的氮化镓化学机械抛光液，其特征在于，所述pH调节剂为NaOH或三乙烯二胺。4.如权利要求1所述的氮化镓化学机械抛光液，其特征在于，所述化学机械抛光液中，SiO2的浓度为10wt％，H2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永光，钮市伟，寇清明，陈瑶，赵栋，朱玉广，刘卫卫，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32