研磨方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造领域，具体涉及一种研磨方法。
【背景技术】
[0002]氮化物以及与其相关的III族-V族化合物的半导体层由化学式AlxGayInzN(0〈y ^ l，x+y+z=l)表示，具有禁带宽度大、击穿电场高、热导率大、电子饱和漂移速度高、介电常数小、抗辐射能力强、化学稳定性高等独特的性能，在光显示、光存储、光探测等光电子器件和高温、高频大功率电子等微电子器件领域有着广阔的应用前景。
[0003]以氮化镓(GaN)为例，这种材料的半导体层被广泛的应用于发光二极管(LightEmitting D1des, LED)、错射影碟(Laser disc, LD)、UV(紫外线)探测器以及高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor, HEMT)等领域。
[0004]但是，目前直接应用于制备器件的氮化镓层通过在蓝宝石或者碳化硅的衬底上采用金属有机化学气相沉积(Metal Organic Chemical Vapor Deposit1n, M0CVD)方式形成，MOCVD属于异质外延生长。蓝宝石或者碳化硅的衬底与生长的氮化镓之间的热膨胀系数、晶格常数等差异会导致生长的到的氮化镓层中存在较为严重的热应力和内应力，这种热应力和内应力会导致氮化镓层产生微裂纹、扭曲和其他缺陷。
[0005]另外，这种方式得到的氮化镓层的厚度也可能不均匀，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]为了改善上述缺陷，通常的做法是对得到的氮化镓层进行化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing, CMP),以改善氮化镓层表面的平整度和粗糙度。
[0007]由于氮化镓材料本身的硬度较大，且化学稳定性高，研磨液(slurry)对氮化镓材料的研磨效率很低。为了改善和提高研磨效率，一般的做法是增加化学机械研磨的力度，也就是采用颗粒较硬、较大的研磨颗粒等。但这种做法可能对氮化镓层的表面造成划伤，即使是轻微的划伤，也可能在进行后续的制造步骤中扩散变大。
[0008]因此，如何在保证一定的研磨效率的同时，尽量避免对氮化镓层的表面造成划伤，是本领域技术人员亟待解决的问题之一。
【发明内容】
[0009]本发明解决的问题是一种研磨方法，在保证一定的研磨效率的同时，尽量避免对氮化镓层的表面造成划伤。
[0010]为解决上述问题，本发明提供一种研磨方法，包括以下步骤:
[0011]提供待研磨的氮化镓基板；
[0012]对所述氮化镓基板进行第一化学机械研磨，所述第一化学机械研磨为粗磨；
[0013]对所述氮化镓基板进行第二化学机械研磨，所述第二化学机械研磨相对于所述第一化学机械研磨为细磨。
[0014]可选的，进行第一化学机械研磨的步骤包括:使所述第一化学机械研磨中的研磨颗粒在研磨液中的质量百分比在2?15%的范围内。
[0015]可选的，进行第一化学机械研磨的步骤包括:使所述第一化学机械研磨中的研磨颗粒的平均直径在100?500纳米的范围内。
[0016]可选的，进行第一化学机械研磨的步骤包括:使所述第一化学机械研磨中的研磨颗粒的莫氏硬度大于7，所述研磨颗粒中包括金刚石颗粒、三氧化二铝颗粒、二氧化钛颗粒或者氧化锆颗粒的一种或者多种。
[0017]可选的，进行第一化学机械研磨的步骤包括:使第一化学机械研磨的研磨液中包括卤素氧化剂或者过氧乙酸。
[0018]可选的，所述卤素氧化剂包括溴酸盐、亚溴酸盐、次溴酸盐中的一种或者多种，或者为氯酸盐、亚氯酸盐、次氯酸盐、高氯酸盐中的一种或者多种，或者为碘酸盐、次碘酸盐、高碘酸盐中的一种或者多种。
[0019]可选的，所述氯酸盐包含氯酸钾；所述溴酸盐包含溴酸钾；所述碘酸盐包含碘酸钾；所述高碘酸盐包含偏高碘酸。
[0020]可选的，使所述卤素氧化剂的PH值在2?6的范围内。
[0021]可选的，进行第一化学机械研磨的步骤包括:使所述第一化学机械研磨采用硬研磨垫。
[0022]可选的，进行第一化学机械研磨的步骤包括:使所述第一化学机械研磨采用研磨面上具有凹凸纹路的研磨垫。
[0023]可选的，进行第一化学机械研磨的步骤包括:使所述第一化学机械研磨的研磨下压力在5?10磅/平方英寸的范围内，并使研磨头的转速在70?150转/分钟的范围内。
[0024]可选的，进行第一化学机械研磨的步骤包括:使所述第一化学机械研磨停止于所需厚度的氮化镓基板上方1000?2000埃的位置。
[0025]可选的，进行第二化学机械研磨的步骤包括:使所述第二化学机械研磨中的研磨颗粒在研磨液中的质量百分比在I?10%的范围内，且所述研磨颗粒的平均直径在10?100纳米的范围内。
[0026]可选的，进行第二化学机械研磨的步骤包括:使所述第二化学机械研磨的研磨颗粒中包括二氧化硅、三氧化二铝或者氧化铈中的一种或者多种。
[0027]可选的，进行第二化学机械研磨的步骤包括:使所述第二化学机械研磨的研磨液中包含过氧化氢以及齒素氧化剂。
[0028]可选的，所述卤素氧化剂中包括溴酸盐、亚溴酸盐中的一种或者多种，或者，所述卤素氧化剂中包括氯酸盐、亚氯酸盐中的一种或者多种。
[0029]可选的，进行第二化学机械研磨的步骤包括:使所述第二化学机械研磨采用软研磨垫。
[0030]可选的，进行第二化学机械研磨的步骤包括:使所述第二化学机械研磨的研磨下压力在I?5磅/平方英寸的范围内；使所述第二化学机械研磨的研磨头的转速在30?150转/分钟的范围内。
[0031]可选的，进行第二化学机械研磨的步骤包括:使所述第二化学机械研磨采用的研磨垫具有平坦的研磨面。
[0032]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0033]先进行粗磨的第一化学机械研磨，以去除部分待研磨的氮化镓材料，保证一定的研磨速率；而后进行相对于所述第一化学机械研磨为细磨的第二化学机械研磨，以保证最后的氮化镓基板的表面的平整度，尽量避免在氮化镓基板的表面产生划伤。
[0034]进一步，在进行第二化学机械研磨的时候采用具有平坦研磨面的研磨垫，相对于现有技术中采用的带有凹凸纹路的研磨垫，能够避免研磨颗粒以及研磨材料的残渣聚集在研磨垫的凹凸纹路中而导致在待研磨表面形成划伤。
【附图说明】
[0035]图1是本发明研磨方法在一实施例的流程示意图；
[0036]图2以及图3是本发明研磨方法中采用的研磨垫的研磨面的结构示意图。
【具体实施方式】
[0037]氮化镓因其特殊的性质而被广泛的运用于各个领域。现有的制备氮化镓的方法是通过在蓝宝石或者碳化硅的衬底异质外延生长，得到的氮化镓层通常通过化学机械研磨进行处理以进行改善。
[0038]但是由于氮化镓自身的特性，进行化学机械研磨时的研磨效率并不高。而如果为了改善研磨效率而加大化学机械研磨的力度，又可能导致在氮化镓层表面造成划伤。
[0039]为此，本发明提供一种研磨方法，在保证一定的研磨效率的同时，尽量避免对氮化镓层的表面造成划伤。
[0040]参考图1，示出了本发明研磨方法一实施例的流程示意图。在本实施例中，所述研磨方法包括以下步骤:
[0041]步骤SI，提供待研磨的氮化镓基板；
[0042]步骤S2，对所述氮化镓基板进行第一化学机械研磨，所述的第一化学机械研磨为粗磨；
[0043]步骤S3，对所述氮化镓基板进行第二化学机械研磨，所述第二化学机械研磨相对所述第一化学机械研磨为细磨，研磨速率小于所述第一化学机械研磨的研磨速率。
[0044]通过上述步骤，以在保证一定的整体研磨速率的同时，尽量避免在的氮化镓基板的表面产生划伤。
[0045]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面对本发明的具体实施例作详细的说明。
[0046]执行步骤SI，提供待研磨的氮化镓基板。所述的氮化镓基板表面可能不平整，厚度也可能不均匀，但是本发明对本步骤Si提供的氮化镓基板不作任何限制。
[0047]继续执行步骤S2，对所述氮化镓基板进行第一化学机械研磨，所述的第一化学机械研磨为粗磨。本步骤旨在不影响最终的氮化镓基板表面平整度的前提下，先去掉一部分待研磨的氮化镓材料，以保证本实施例氮化镓基板的整体的研磨速率。
[0048]在本实施例中，为了保证第一化学机械研磨具有较高的研磨速率，所述第一化学机械研磨中的研磨颗粒(abrasive)的平均直径在100?500纳米的范围内，所述研磨颗粒在研磨液中的质量百分比在2?15%的范围内。但是，本发明在实际操作中可以根据实际情况对所述平均直径以及质量百分比进行调整。
[0049]相应的，为了进一步增加所述第一化学机械研磨的研磨速率，在本实施例中可以选用莫氏硬度大于7的研磨颗粒，例如金刚石颗粒、三氧化二铝(Al2O3)颗粒、二氧化钛(T12)颗粒或者氧化锆(ZrO2)颗粒的一种或者多种。
[0050]与此同时，所述第一化学机械研磨所采用的研磨液中可以包括卤素氧化剂或者过氧乙酸，卤素氧化剂或者过氧乙酸具有较强的氧化性，能够加快研磨过程中与氮化镓材料的反应速率。
[0051]在本实施例中，所述卤素氧化剂包括溴酸盐、亚溴酸盐、次溴酸盐中的一种或者多种，或者为氯酸盐、亚氯酸盐、次氯酸盐、高氯酸盐中的一种或者多种，或者为碘酸盐、次碘酸盐、高碘酸盐中的一种或者多种。