研磨方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體制造領域，具體涉及一種研磨方法。
【背景技術】
[0002]氮化物以及與其相關的III族-V族化合物的半導體層由化學式AlxGayInzN(0〈y ^ l，x+y+z=l)表示，具有禁帶寬度大、擊穿電場高、熱導率大、電子飽和漂移速度高、介電常數小、抗輻射能力強、化學穩定性高等獨特的性能，在光顯示、光存儲、光探測等光電子器件和高溫、高頻大功率電子等微電子器件領域有著廣闊的應用前景。
[0003]以氮化鎵(GaN)為例，這種材料的半導體層被廣泛的應用于發光二極管(LightEmitting D1des, LED)、錯射影碟(Laser disc, LD)、UV(紫外線)探測器以及高電子遷移率晶體管(High Electron Mobility Transistor, HEMT)等領域。
[0004]但是，目前直接應用于制備器件的氮化鎵層通過在藍寶石或者碳化硅的襯底上采用金屬有機化學氣相沉積(Metal Organic Chemical Vapor Deposit1n, M0CVD)方式形成，MOCVD屬于異質外延生長。藍寶石或者碳化硅的襯底與生長的氮化鎵之間的熱膨脹系數、晶格常數等差異會導致生長的到的氮化鎵層中存在較為嚴重的熱應力和內應力，這種熱應力和內應力會導致氮化鎵層產生微裂紋、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，通常的做法是對得到的氮化鎵層進行化學機械研磨(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，且化學穩定性高，研磨液(slurry)對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機械研磨的力度，也就是采用顆粒較硬、較大的研磨顆粒等。但這種做法可能對氮化鎵層的表面造成劃傷，即使是輕微的劃傷，也可能在進行后續的制造步驟中擴散變大。
[0008]因此，如何在保證一定的研磨效率的同時，盡量避免對氮化鎵層的表面造成劃傷，是本領域技術人員亟待解決的問題之一。
【發明內容】
[0009]本發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，盡量避免對氮化鎵層的表面造成劃傷。
[0010]為解決上述問題，本發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]對所述氮化鎵基板進行第一化學機械研磨，所述第一化學機械研磨為粗磨；
[0013]對所述氮化鎵基板進行第二化學機械研磨，所述第二化學機械研磨相對于所述第一化學機械研磨為細磨。
[0014]可選的，進行第一化學機械研磨的步驟包括:使所述第一化學機械研磨中的研磨顆粒在研磨液中的質量百分比在2?15%的范圍內。
[0015]可選的，進行第一化學機械研磨的步驟包括:使所述第一化學機械研磨中的研磨顆粒的平均直徑在100?500納米的范圍內。
[0016]可選的，進行第一化學機械研磨的步驟包括:使所述第一化學機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、二氧化鈦顆粒或者氧化鋯顆粒的一種或者多種。
[0017]可選的，進行第一化學機械研磨的步驟包括:使第一化學機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。
[0021]可選的，進行第一化學機械研磨的步驟包括:使所述第一化學機械研磨采用硬研磨墊。
[0022]可選的，進行第一化學機械研磨的步驟包括:使所述第一化學機械研磨采用研磨面上具有凹凸紋路的研磨墊。
[0023]可選的，進行第一化學機械研磨的步驟包括:使所述第一化學機械研磨的研磨下壓力在5?10磅/平方英寸的范圍內，并使研磨頭的轉速在70?150轉/分鐘的范圍內。
[0024]可選的，進行第一化學機械研磨的步驟包括:使所述第一化學機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，進行第二化學機械研磨的步驟包括:使所述第二化學機械研磨中的研磨顆粒在研磨液中的質量百分比在I?10%的范圍內，且所述研磨顆粒的平均直徑在10?100納米的范圍內。
[0026]可選的，進行第二化學機械研磨的步驟包括:使所述第二化學機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，進行第二化學機械研磨的步驟包括:使所述第二化學機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，進行第二化學機械研磨的步驟包括:使所述第二化學機械研磨采用軟研磨墊。
[0030]可選的，進行第二化學機械研磨的步驟包括:使所述第二化學機械研磨的研磨下壓力在I?5磅/平方英寸的范圍內；使所述第二化學機械研磨的研磨頭的轉速在30?150轉/分鐘的范圍內。
[0031]可選的，進行第二化學機械研磨的步驟包括:使所述第二化學機械研磨采用的研磨墊具有平坦的研磨面。
[0032]與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點:
[0033]先進行粗磨的第一化學機械研磨，以去除部分待研磨的氮化鎵材料，保證一定的研磨速率；而后進行相對于所述第一化學機械研磨為細磨的第二化學機械研磨，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生劃傷。
[0034]進一步，在進行第二化學機械研磨的時候采用具有平坦研磨面的研磨墊，相對于現有技術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渣聚集在研磨墊的凹凸紋路中而導致在待研磨表面形成劃傷。
【附圖說明】
[0035]圖1是本發明研磨方法在一實施例的流程示意圖；
[0036]圖2以及圖3是本發明研磨方法中采用的研磨墊的研磨面的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0037]氮化鎵因其特殊的性質而被廣泛的運用于各個領域。現有的制備氮化鎵的方法是通過在藍寶石或者碳化硅的襯底異質外延生長，得到的氮化鎵層通常通過化學機械研磨進行處理以進行改善。
[0038]但是由于氮化鎵自身的特性，進行化學機械研磨時的研磨效率并不高。而如果為了改善研磨效率而加大化學機械研磨的力度，又可能導致在氮化鎵層表面造成劃傷。
[0039]為此，本發明提供一種研磨方法，在保證一定的研磨效率的同時，盡量避免對氮化鎵層的表面造成劃傷。
[0040]參考圖1，示出了本發明研磨方法一實施例的流程示意圖。在本實施例中，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，對所述氮化鎵基板進行第一化學機械研磨，所述的第一化學機械研磨為粗磨；
[0043]步驟S3，對所述氮化鎵基板進行第二化學機械研磨，所述第二化學機械研磨相對所述第一化學機械研磨為細磨，研磨速率小于所述第一化學機械研磨的研磨速率。
[0044]通過上述步驟，以在保證一定的整體研磨速率的同時，盡量避免在的氮化鎵基板的表面產生劃傷。
[0045]為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更為明顯易懂，下面對本發明的具體實施例作詳細的說明。
[0046]執行步驟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，但是本發明對本步驟Si提供的氮化鎵基板不作任何限制。
[0047]繼續執行步驟S2，對所述氮化鎵基板進行第一化學機械研磨，所述的第一化學機械研磨為粗磨。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，以保證本實施例氮化鎵基板的整體的研磨速率。
[0048]在本實施例中，為了保證第一化學機械研磨具有較高的研磨速率，所述第一化學機械研磨中的研磨顆粒(abrasive)的平均直徑在100?500納米的范圍內，所述研磨顆粒在研磨液中的質量百分比在2?15%的范圍內。但是，本發明在實際操作中可以根據實際情況對所述平均直徑以及質量百分比進行調整。
[0049]相應的，為了進一步增加所述第一化學機械研磨的研磨速率，在本實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，所述第一化學機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的氧化性，能夠加快研磨過程中與氮化鎵材料的反應速率。
[0051]在本實施例中，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。