[发明专利]使用了纳米金刚石的化学机械平面化

说明书

技术领域

本披露总体上涉及使用了纳米金刚石的化学机械平面化。

背景技术

公认基于氮化镓的结构对于短波长光电子器件和高功率、高频率的电子器件而言是一种有前途的材料。然而，这种材料的潜力已经受到用于外延生长的器件层的适当的晶格配对基底的短缺所限制。这已导致了本体GaN基底的发展。随着这些基底的发展，还必须研究表面预加工技术以提供原子意义上光滑的、无损伤的表面，如化学机械平面化(CMP)。此外，可以进一步扩展GaN技术的替代方法(包括晶片结合、以及层转移技术)通常要求平面化步骤，这些步骤产生了对于良好控制的GaN CMP方法的需要。

CMP使用了化学与机械反应的组合来去除材料，从而留下一个平面化的无损伤的表面。理想地，材料的去除是通过化学地使该表面改变至一种机械上更弱的形式来实现的。然后从该表面上将这种材料墨削，留下原状的本体。平面化是由于机械研磨以及化学转化二者在这些高点上的加速而发生的。虽然已经开发了CMP浆料来实现埃水平的表面粗糙度，但对于改进的CMP浆料仍存在一种需要。

发明内容

在一个方面，一种用于基底的化学机械抛光的方法可以包括以至少约的材料去除率来抛光该基底从而实现不大于约的Ra。在一个实施方案中，该基底可以是一种III-V基底，如氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)、或Al_xGa_yIn_zN，其中x+y+z＝1。在另一个实施方案中，该基底可以是一种SiC基底。在一个具体实施方案中，该材料去除率可以是至少约在一个进一步的实施方案中，该Ra可以是不大于约例如不大于约甚至不大于约在另一个具体实施方案中，通过原子力显微镜术确定的Ra(Ra_AFM)可以是不大于约这种抛光可以利用一种化学机械抛光浆料，该浆料包括超分散金刚石(UDD)以及至少80wt％的水。

在另一方面，一种化学机械抛光浆料可以包括至少约80wt％的水、分散于该水中的超分散金刚石(UDD)、一种络合剂、以及一种pH改性剂。该UDD存在的量值可以是不大于约5wt％。该络合剂的量值可以是不大于约1000ppm。该pH改性剂可以是处于对于将该浆料的pH调节到至少约8.0是有效的一个量值。

在一个具体实施方案中，该UDD的量值是不大于约2.5wt％，如不大于约1.0wt％、不大于约0.5wt％、甚至不大于约0.2wt％。此外，该UDD具有的初级粒径可以是不大于约10.0nm，如不大于约8.0nm、甚至不大于约6.0nm。进一步地，该UDD具有的表面积可以在约150m²/g与约400m²/g之间，如在约200m²/g与约350m²/g之间。仍进一步地，该UDD可以包括至少约45wt％的金刚石并且具有在约2.8g/cm³与约3.0g/cm³之间、特别是约2.9g/cm³的密度。

在另一个实施方案中，该络合剂可以包括有机羧酸，如柠檬酸、苹果酸、以及类似物。此外，该络合剂的量值可以是不大于约1000ppm，如不大于约900ppm、甚至不大于约800ppm。另外，该络合剂的量值可以是至少约500ppm，如至少约600ppm、甚至至少约700ppm。在又一个实施方案中，该化学机械抛光浆料可以进一步包括一种钝化剂，如1，2，4三唑。该钝化剂的量值可以是不大于约500ppm，如不大于约400ppm、甚至不大于约300ppm。另外，该钝化剂的量值可以是至少约50ppm，如至少约100ppm、甚至至少约150ppm。

在一个进一步的实施方案中，该pH改性剂可以包括氢氧化钾并且可以处于对于将该化学机械抛光浆料调节到至少约8.0(如至少约9.0、至少约10.0、甚至至少约11.0)的pH有效的一个量值。

在又一个实施方案中，该化学机械抛光浆料可以进一步包括一种氧化剂，如次氯酸钠、过氧化氢、过硫酸铵、以及类似物。该氧化剂的量值可以是不大于约10wt％，例如不大于约7.5wt％、不大于约5.0wt％、甚至不大于约2.5wt％。

附图说明

通过参见附图可以更好地理解本披露，并且使其许多特征和优点对于本领域的普通技术人员变得清楚。

图1-2是氮化镓基底在化学机械抛光之后的原子力显微镜术的图解照片。

在不同的图中使用相同的参考符号表示相似的或相同的事项。

具体实施方式