研磨方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，具體涉及一種研磨方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氮化物以及與其相關(guān)的III族-V族化合物的半導(dǎo)體層由化學(xué)式AlxGayInzN(0〈y ^ l，x+y+z=l)表示，具有禁帶寬度大、擊穿電場(chǎng)高、熱導(dǎo)率大、電子飽和漂移速度高、介電常數(shù)小、抗輻射能力強(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性高等獨(dú)特的性能，在光顯示、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)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]以氮化鎵(GaN)為例，這種材料的半導(dǎo)體層被廣泛的應(yīng)用于發(fā)光二極管(LightEmitting D1des, LED)、錯(cuò)射影碟(Laser disc, LD)、UV(紫外線)探測(cè)器以及高電子遷移率晶體管(High Electron Mobility Transistor, HEMT)等領(lǐng)域。
[0004]但是，目前直接應(yīng)用于制備器件的氮化鎵層通過在藍(lán)寶石或者碳化硅的襯底上采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(Metal Organic Chemical Vapor Deposit1n, M0CVD)方式形成，MOCVD屬于異質(zhì)外延生長(zhǎng)。藍(lán)寶石或者碳化硅的襯底與生長(zhǎng)的氮化鎵之間的熱膨脹系數(shù)、晶格常數(shù)等差異會(huì)導(dǎo)致生長(zhǎng)的到的氮化鎵層中存在較為嚴(yán)重的熱應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力，這種熱應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致氮化鎵層產(chǎn)生微裂紋、扭曲和其他缺陷。
[0005]另外，這種方式得到的氮化鎵層的厚度也可能不均勻，并且表面平整度和粗糙度都很大，不能直接用于制造器件。
[0006]為了改善上述缺陷，通常的做法是對(duì)得到的氮化鎵層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨(Chemical Mechanical Polishing, CMP),以改善氮化鎵層表面的平整度和粗糙度。
[0007]由于氮化鎵材料本身的硬度較大，且化學(xué)穩(wěn)定性高，研磨液(slurry)對(duì)氮化鎵材料的研磨效率很低。為了改善和提高研磨效率，一般的做法是增加化學(xué)機(jī)械研磨的力度，也就是采用顆粒較硬、較大的研磨顆粒等。但這種做法可能對(duì)氮化鎵層的表面造成劃傷，即使是輕微的劃傷，也可能在進(jìn)行后續(xù)的制造步驟中擴(kuò)散變大。
[0008]因此，如何在保證一定的研磨效率的同時(shí)，盡量避免對(duì)氮化鎵層的表面造成劃傷，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明解決的問題是一種研磨方法，在保證一定的研磨效率的同時(shí)，盡量避免對(duì)氮化鎵層的表面造成劃傷。
[0010]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種研磨方法，包括以下步驟:
[0011]提供待研磨的氮化鎵基板；
[0012]對(duì)所述氮化鎵基板進(jìn)行第一化學(xué)機(jī)械研磨，所述第一化學(xué)機(jī)械研磨為粗磨；
[0013]對(duì)所述氮化鎵基板進(jìn)行第二化學(xué)機(jī)械研磨，所述第二化學(xué)機(jī)械研磨相對(duì)于所述第一化學(xué)機(jī)械研磨為細(xì)磨。
[0014]可選的，進(jìn)行第一化學(xué)機(jī)械研磨的步驟包括:使所述第一化學(xué)機(jī)械研磨中的研磨顆粒在研磨液中的質(zhì)量百分比在2?15%的范圍內(nèi)。
[0015]可選的，進(jìn)行第一化學(xué)機(jī)械研磨的步驟包括:使所述第一化學(xué)機(jī)械研磨中的研磨顆粒的平均直徑在100?500納米的范圍內(nèi)。
[0016]可選的，進(jìn)行第一化學(xué)機(jī)械研磨的步驟包括:使所述第一化學(xué)機(jī)械研磨中的研磨顆粒的莫氏硬度大于7，所述研磨顆粒中包括金剛石顆粒、三氧化二鋁顆粒、二氧化鈦顆?；蛘哐趸嗩w粒的一種或者多種。
[0017]可選的，進(jìn)行第一化學(xué)機(jī)械研磨的步驟包括:使第一化學(xué)機(jī)械研磨的研磨液中包括鹵素氧化劑或者過氧乙酸。
[0018]可選的，所述鹵素氧化劑包括溴酸鹽、亞溴酸鹽、次溴酸鹽中的一種或者多種，或者為氯酸鹽、亞氯酸鹽、次氯酸鹽、高氯酸鹽中的一種或者多種，或者為碘酸鹽、次碘酸鹽、高碘酸鹽中的一種或者多種。
[0019]可選的，所述氯酸鹽包含氯酸鉀；所述溴酸鹽包含溴酸鉀；所述碘酸鹽包含碘酸鉀；所述高碘酸鹽包含偏高碘酸。
[0020]可選的，使所述鹵素氧化劑的PH值在2?6的范圍內(nèi)。
[0021]可選的，進(jìn)行第一化學(xué)機(jī)械研磨的步驟包括:使所述第一化學(xué)機(jī)械研磨采用硬研磨墊。
[0022]可選的，進(jìn)行第一化學(xué)機(jī)械研磨的步驟包括:使所述第一化學(xué)機(jī)械研磨采用研磨面上具有凹凸紋路的研磨墊。
[0023]可選的，進(jìn)行第一化學(xué)機(jī)械研磨的步驟包括:使所述第一化學(xué)機(jī)械研磨的研磨下壓力在5?10磅/平方英寸的范圍內(nèi)，并使研磨頭的轉(zhuǎn)速在70?150轉(zhuǎn)/分鐘的范圍內(nèi)。
[0024]可選的，進(jìn)行第一化學(xué)機(jī)械研磨的步驟包括:使所述第一化學(xué)機(jī)械研磨停止于所需厚度的氮化鎵基板上方1000?2000埃的位置。
[0025]可選的，進(jìn)行第二化學(xué)機(jī)械研磨的步驟包括:使所述第二化學(xué)機(jī)械研磨中的研磨顆粒在研磨液中的質(zhì)量百分比在I?10%的范圍內(nèi)，且所述研磨顆粒的平均直徑在10?100納米的范圍內(nèi)。
[0026]可選的，進(jìn)行第二化學(xué)機(jī)械研磨的步驟包括:使所述第二化學(xué)機(jī)械研磨的研磨顆粒中包括二氧化硅、三氧化二鋁或者氧化鈰中的一種或者多種。
[0027]可選的，進(jìn)行第二化學(xué)機(jī)械研磨的步驟包括:使所述第二化學(xué)機(jī)械研磨的研磨液中包含過氧化氫以及齒素氧化劑。
[0028]可選的，所述鹵素氧化劑中包括溴酸鹽、亞溴酸鹽中的一種或者多種，或者，所述鹵素氧化劑中包括氯酸鹽、亞氯酸鹽中的一種或者多種。
[0029]可選的，進(jìn)行第二化學(xué)機(jī)械研磨的步驟包括:使所述第二化學(xué)機(jī)械研磨采用軟研磨墊。
[0030]可選的，進(jìn)行第二化學(xué)機(jī)械研磨的步驟包括:使所述第二化學(xué)機(jī)械研磨的研磨下壓力在I?5磅/平方英寸的范圍內(nèi)；使所述第二化學(xué)機(jī)械研磨的研磨頭的轉(zhuǎn)速在30?150轉(zhuǎn)/分鐘的范圍內(nèi)。
[0031]可選的，進(jìn)行第二化學(xué)機(jī)械研磨的步驟包括:使所述第二化學(xué)機(jī)械研磨采用的研磨墊具有平坦的研磨面。
[0032]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0033]先進(jìn)行粗磨的第一化學(xué)機(jī)械研磨，以去除部分待研磨的氮化鎵材料，保證一定的研磨速率；而后進(jìn)行相對(duì)于所述第一化學(xué)機(jī)械研磨為細(xì)磨的第二化學(xué)機(jī)械研磨，以保證最后的氮化鎵基板的表面的平整度，盡量避免在氮化鎵基板的表面產(chǎn)生劃傷。
[0034]進(jìn)一步，在進(jìn)行第二化學(xué)機(jī)械研磨的時(shí)候采用具有平坦研磨面的研磨墊，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中采用的帶有凹凸紋路的研磨墊，能夠避免研磨顆粒以及研磨材料的殘?jiān)奂谘心|的凹凸紋路中而導(dǎo)致在待研磨表面形成劃傷。
【附圖說明】
[0035]圖1是本發(fā)明研磨方法在一實(shí)施例的流程示意圖；
[0036]圖2以及圖3是本發(fā)明研磨方法中采用的研磨墊的研磨面的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]氮化鎵因其特殊的性質(zhì)而被廣泛的運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域?，F(xiàn)有的制備氮化鎵的方法是通過在藍(lán)寶石或者碳化硅的襯底異質(zhì)外延生長(zhǎng)，得到的氮化鎵層通常通過化學(xué)機(jī)械研磨進(jìn)行處理以進(jìn)行改善。
[0038]但是由于氮化鎵自身的特性，進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨時(shí)的研磨效率并不高。而如果為了改善研磨效率而加大化學(xué)機(jī)械研磨的力度，又可能導(dǎo)致在氮化鎵層表面造成劃傷。
[0039]為此，本發(fā)明提供一種研磨方法，在保證一定的研磨效率的同時(shí)，盡量避免對(duì)氮化鎵層的表面造成劃傷。
[0040]參考圖1，示出了本發(fā)明研磨方法一實(shí)施例的流程示意圖。在本實(shí)施例中，所述研磨方法包括以下步驟:
[0041]步驟SI，提供待研磨的氮化鎵基板；
[0042]步驟S2，對(duì)所述氮化鎵基板進(jìn)行第一化學(xué)機(jī)械研磨，所述的第一化學(xué)機(jī)械研磨為粗磨；
[0043]步驟S3，對(duì)所述氮化鎵基板進(jìn)行第二化學(xué)機(jī)械研磨，所述第二化學(xué)機(jī)械研磨相對(duì)所述第一化學(xué)機(jī)械研磨為細(xì)磨，研磨速率小于所述第一化學(xué)機(jī)械研磨的研磨速率。
[0044]通過上述步驟，以在保證一定的整體研磨速率的同時(shí)，盡量避免在的氮化鎵基板的表面產(chǎn)生劃傷。
[0045]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例作詳細(xì)的說明。
[0046]執(zhí)行步驟SI，提供待研磨的氮化鎵基板。所述的氮化鎵基板表面可能不平整，厚度也可能不均勻，但是本發(fā)明對(duì)本步驟Si提供的氮化鎵基板不作任何限制。
[0047]繼續(xù)執(zhí)行步驟S2，對(duì)所述氮化鎵基板進(jìn)行第一化學(xué)機(jī)械研磨，所述的第一化學(xué)機(jī)械研磨為粗磨。本步驟旨在不影響最終的氮化鎵基板表面平整度的前提下，先去掉一部分待研磨的氮化鎵材料，以保證本實(shí)施例氮化鎵基板的整體的研磨速率。
[0048]在本實(shí)施例中，為了保證第一化學(xué)機(jī)械研磨具有較高的研磨速率，所述第一化學(xué)機(jī)械研磨中的研磨顆粒(abrasive)的平均直徑在100?500納米的范圍內(nèi)，所述研磨顆粒在研磨液中的質(zhì)量百分比在2?15%的范圍內(nèi)。但是，本發(fā)明在實(shí)際操作中可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)所述平均直徑以及質(zhì)量百分比進(jìn)行調(diào)整。
[0049]相應(yīng)的，為了進(jìn)一步增加所述第一化學(xué)機(jī)械研磨的研磨速率，在本實(shí)施例中可以選用莫氏硬度大于7的研磨顆粒，例如金剛石顆粒、三氧化二鋁(Al2O3)顆粒、二氧化鈦(T12)顆粒或者氧化鋯(ZrO2)顆粒的一種或者多種。
[0050]與此同時(shí)，所述第一化學(xué)機(jī)械研磨所采用的研磨液中可以包括鹵素氧化劑或者過氧乙酸，鹵素氧化劑或者過氧乙酸具有較強(qiáng)的氧化性，能夠加快研磨過程中與氮化鎵材料的反應(yīng)速率。
[0051]在本實(shí)施例中，所述鹵素氧化劑包括溴酸鹽、亞溴酸鹽、次溴酸鹽中的一種或者多種，或者為氯酸鹽、亞氯酸鹽、次氯酸鹽、高氯酸鹽中的一種或者多種，或者為碘酸鹽、次碘酸鹽、高碘酸鹽中的一種或者多種。