[发明专利]氮化铝基片的快速超精密抛光浆料及抛光清洗加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氮化铝基片的快速超精密抛光浆料及抛光清洗加工方法。主要用于氮化铝基片的快速超精密抛光过程及后道清洗过程。

背景技术

氮化铝（AlN）是一种综合性能优良的新型陶瓷材料，具有优良的热传导性，可靠的电绝缘性，低的介电常数和介电损耗，无毒以及与硅热膨胀系数相近等一系列优良特性，被认为是新一代该集成度半导体基片和电子器件封装的理想材料，受到了国内外研究者的广泛重视。理论上AlN的热导率为320W.m^-1.K^-1，该数值是传统基片材料氧化铝热导率的5-10倍。氮化铝陶瓷综合性能优良，非常适用于半导体基片和结构封装材料，在电子工艺中的应用潜力非常巨大。

氮化铝基片在许多不同领域中的应用前提是基材必须经抛光或平坦化以提供光滑清洁的表面。但是关于氮化铝的研究，以前主要是侧重于其物化性能及其制备方法的研究，很少涉及其加工特性。作为电子基片，对表面质量有很高的要求，到目前为止，氮化铝陶瓷的镜面表面的加工主要是通过超精密研磨、抛光来实现的。

氮化铝超精密加工的相关研究还很少，卡波特微电子公司的专利CN101495271A，提供了中改进的抛光或平坦化的方法和系统，涉及酸性抛光组合物及抛光工艺，但是，众所周知，酸性浆料对抛光设备的腐蚀是不可避免的，在很大程度上加快了设备的折旧，增加了生产成本。周兆忠等研究了氮化铝基片表面的研磨、抛光参数对基片表面粗糙度和材料去除的影响，但在较高去除速率时，抛光后基材表面粗糙度很大，将近600nm，保证材料表面粗糙度的情况下，抛光时的去除速率却很小。所以，如何在保证氮化铝表面低粗糙度的条件下获得较大的去除速率，如何解决氮化铝抛光后表面残留物的去除问题，是氮化铝精密加工中的关键。

发明内容

本发明的主要目的是解决现有氮化铝基片加工过程中抛光速率慢，抛光后表面粗糙度大的问题，提供一种不腐蚀设备的抛光组合物，避免酸性浆料对设备的侵蚀，有利于延长设备使用寿命，同时提供不同工艺步骤中抛光垫的选择要求及修整工艺，保证氮化铝基片加工的表面质量，也可延长抛光垫的使用寿命。与此同时，提供的清洗液及清洗工艺解决氮化铝抛光后，基片表面的杂质残留等问题，清洗后氮化铝基片表面无金属离子等杂质污染，满足电子行业对氮化铝基片的表面质量要求。

本发明的氮化铝基片的快速超精密抛光浆料，所说浆料由一步和二步抛光浆料组成，其中一步抛光浆料包括20-40wt%大粒径硅溶胶、0.05-5wt%pH调节剂及0.1-0.8wt%分散剂；二步抛光浆料包括20-40wt%小粒径硅溶胶、0.02-3wt%pH调节剂及0.1-1.0wt%分散剂。

优选地，

所说的大粒径硅溶胶的粒径为120-180nm。

所说的小粒径硅溶胶的粒径为30-60nm。

所说的一步和二步抛光浆料中的pH调节剂为无机碱和有机碱，无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的一种或两种，有机碱为季铵盐类有机碱，多胺碱、醇胺碱、二胺碱及其衍生物中的一种或几种；一步和二步抛光浆料的分散剂为聚丙烯酸钠、N一酰基乙二胺三乙酸钠、N，N’一双月桂酰基乙二胺二乙酸钠、乙二胺三乙酸二钠或乙二胺四乙酸二钠。

应用氮化铝基片的快速超精密抛光浆料的抛光清洗加工方法，包括下列步骤：

1）用一步抛光浆料抛光氮化铝基片，选用聚氨酯抛光垫，抛光压力为0.15-0.5MPa，抛光液流量为50-150ml/min，抛光30min后对抛光垫进行表面修整，

2）用二步抛光浆料抛光氮化铝基片，选用复合型抛光垫，抛光压力为0.1-0.3MPa，抛光液流量为50-150ml/min，抛光40min后对抛光垫进行表面修整,

3）对抛光后的氮化铝基片用清洗液进行清洗。

优选地，

所述的聚氨酯抛光垫的表面粗糙度为5-10μm，表面开槽，开槽形式为平行与垂直交叉形，形状为U型。

所述的复合型抛光垫的表面粗糙度为3-5μm，表面无开槽。

所述的聚氨酯抛光垫修整压力为10-20Psi，修整时间为5-15min，所述复合型抛光垫的修整压力为5-15Psi，修整时间为5-10min。

所述的清洗液为溶剂型清洗液。

所述的溶剂型清洗液包括醋酸酯、醇醚、烷烃和脂肪醇聚氧乙烯醚。