[发明专利]一种抛光蓝宝石用氧化铝抛光液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抛光蓝宝石用的氧化铝抛光液及其制备方法，每百份的重量份组分如下：氧化铝5‑15份，分散剂0.2‑0.5份，无机离子添加剂1‑5份，pH调节剂5‑10份，氧化剂1‑5份，聚氨酯增稠剂0.1‑0.5份，水余量。采用上述原料制得悬浮分散性高，润湿性好，并且抛光时具有高的研磨抛光速度和抛光精度的蓝宝石抛光液。本发明适用于蓝宝石表面抛光加工并且制备工艺简单。

技术领域

本发明涉及一种用于蓝宝石表面抛光加工的氧化铝浆料及其制备方法，属于蓝宝石抛光领域。

背景技术

近些年，发光二极管(LED)在电子领域的应用越来越广泛，特别是高分辨显示器，芯片制造等高端领域需求正在逐步增大。其中，LED中最重要的材料就GaN,80％氮化镓的制备中选用的衬底是蓝宝石晶片，蓝宝石的表面光洁度直接影响了GaN的质量，所以对蓝宝石的表面加工提出了更高的要求。蓝宝石又称刚玉，主要成分是Al₂O₃,其中含有少量的铁(Fe),钛(Ti)元素所以呈现淡蓝色。蓝宝石有着优异的光电性能，机械性能，化学性质稳定，在光电行业有着广泛的应用，特别作为GaN生长的衬底。蓝宝石的表面加工最常用的方法是化学机械抛光法(CMP)，其中，抛光所用抛光粉主要以SiO₂为主，纳米级SiO₂配制成一定浓度的硅溶胶作为CMP中的抛光液进行使用，可得到表面光洁度较高的蓝宝石晶片，但是硅溶胶作为蓝宝石的抛光液的抛光速度十分缓慢，这导致了蓝宝石的加工时间成本大大增加，产量减少，限制了蓝宝石的广泛应用。氧化铝抛光液作为抛光蓝宝石的抛光液使用，氧化铝抛光液的抛光速度是SiO₂的3～4倍，这将会大大提高蓝宝石的加工速度，节约成本。但Al₂O₃作为蓝宝石的抛光液也存在着不足之处，由于Al₂O₃的粒度一般较大甚至达到微米级，所以在抛光中会对蓝宝石的表面造成划伤，导致抛光精度低。同时Al₂O₃的粒度较大，所以在水溶液容易形成沉淀，不能长时间稳定在溶液中，不利于工业生产中的应用。

现有技术中公开了部分抛光液，如CN108239484A“一种蓝宝石抛光用氧化铝抛光液及其制备方法”公布了一种蓝宝石抛光液，它包含：粒径大小为80～350nm的α-氧化铝粉末12～26wt％，分散剂0.5～1.2wt％，润滑剂0.04～1.2wt％，络合剂0.05～0.7wt％，防腐剂0.08～0.4wt％和pH值调节剂2.4～5wt％；所述分散剂为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或几种，所述润滑剂为聚乙二醇400、聚乙二醇600、甘油中的一种或几种，所述络合剂为葡萄糖酸钠、乳酸钠和柠檬酸钾中的一种或几种，所述防腐剂为苯并三氮唑、硼酸钾和硼酸钠中的一种或几种。

上述抛光液虽然一定程度上解决抛光效率和良率低，表面粗糙度高的问题，但上述抛光液配方复杂，使用了有毒有害的危险化学品，同时固含量较高，抛光液流动性较差，对粉体使用量较大，造成成本增加。

CN110577800 A“一种蓝宝石抛光剂及其制备方法”公布了一种蓝宝石抛光液，它包括以下质量份组分：硅80-120份、α-氧化铝34-44份、三氧化二铝22-35份、二氧化钛22-34份、氧化锆16-21份、磷酸氢二钠14-18份、壳聚糖14-19份、三氯化铁12-16份、二硼化钛8-14份、炭黑5-9份、分散剂3-5份、去离子水120-150份。

上述抛光液中磨料粒子种类过多，制备过程复杂，在工业中配置麻烦。同时添加了一定的铁离子等，使得浆料的稳定性大大降低，在抛光中产生凹痕，并且抛光速率、抛光效果等评价指标也相对模糊。

CN110591565 A“一种蓝宝石抛光用氧化铝抛光液及其制备方法”中公开了一种蓝宝石抛光液，它包括pH调节剂和以下重量份数的组分：球磨α-氧化铝4.9～15份、分散剂0.005～0.6份、润滑剂1～3份、有机溶剂3～10份、聚脲类增稠剂0.1～1份和水69～87.5份；所述蓝宝石抛光用氧化铝抛光液的pH值为11～14。