复合型抛光液及其制备方法与流程

本申请涉及半导体抛光，尤其涉及复合型抛光液及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，以碳化硅为代表的第三代半导体材料因其具有宽禁带、高载流子迁移率和高击穿场强等特点而备受关注。基于碳化硅衬底的功率器件适用于高频、高压、高温和高辐射等应用场合，而且在新能源汽车、5g通信、物联网等重点领域实现了应用突破，具有良好的发展前景。

2、目前，在相关技术中，化学机械抛光是实现计算机硬盘、光学玻璃、集成电路芯片等器件表面全局平坦化处理的主要处理技术。由于碳化硅的莫氏硬度高，达到9.5，因此目前针对于碳化硅器件所使用的抛光液磨料主要选用单一的氧化硅、氧化铈、氧化铝或金刚石磨料。其中氧化硅、氧化铈磨料莫氏硬度低，存在抛光去除速率低等缺点；而单一的氧化铝或金刚石磨料具有去除速率高，但抛光时容易造成划伤，且粉状磨料难以分散，在抛光液体系中容易团聚，抛光的效果并不理想。

3、因此，鉴于现有相关技术中存在的缺陷，需要提出一种能够降低碳化硅器件表面粗糙度并且能防止划伤碳化硅器件表面的抛光液。

技术实现思路

1、为克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种复合型抛光液及其制备方法，该复合型抛光液，能够有效提升碳化硅器件表面的机械去除速率，降低碳化硅器件表面粗糙度，并能够降低划伤风险以提升碳化硅器件表面抛光质量。

2、本申请第一方面提供一种复合型抛光液，包括：

3、0.1-5份包覆型金刚石、1-30份包覆型氧化铈、0.1-3份悬浮剂、0.2-3份分散剂、0.1-10份无机盐氧化剂、0.2-2份无机盐阳离子调节剂、0.5-4份ph调节剂以及43-97.8份去离子水；

4、包覆型金刚石为表面包覆有聚合物的磨料金刚石，包覆型氧化铈为表面包覆有聚合物的磨料氧化铈，聚合物为六亚甲基四胺、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、4-羟基苯并三唑丁酯中的任意两种。

5、在一种实施例中，磨料氧化铈的质量为磨料金刚石的质量的2-15倍。

6、在一种实施例中，磨料金刚石的粒径为30-200nm，和/或

7、磨料氧化铈的粒径为30-300nm。

8、在一种实施例中，悬浮剂为膨润土、硅酸镁铝、硅酸镁锂、羧甲基纤维素钠、黄原胶、卡波姆以及聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种；和/或

9、分散剂为焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、硅酸钠、聚丙烯酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷基磺酸钠、聚乙二醇-600以及聚甲基丙烯酸中的一种或多种。

10、在一种实施例中，无机盐氧化剂由硝酸钾、正钒酸钠、过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、次氯酸钠以及氯酸钾中的任意两种组成。

11、在一种实施例中，无机盐阳离子调节剂为硫酸铜和硝酸铝中的其中一种。

12、在一种实施例中，ph调节剂为氢氧化钾、氢氧化钠、硝酸、草酸、柠檬酸、乙酸以及苹果酸中的一种或多种。

13、本申请第二方面提供一种复合型抛光液制备方法，包括：

14、制备复合磨料，其中，所述复合磨料中具有包覆型金刚石以及包覆型氧化铈；

15、称取悬浮剂、分散剂、无机盐氧化剂、无机盐阳离子调节剂、ph调节剂以及去离子水；

16、将所述复合磨料、所述悬浮剂、所述分散剂、所述无机盐氧化剂、所述无机盐阳离子调节剂、所述ph调节剂以及所述去离子水混合得到复合型抛光液。

17、在一种实施例中，复合磨料中具有0.1-5份包覆型金刚石以及1-30份包覆型氧化铈。

18、在一种实施例中，称取悬浮剂、分散剂、无机盐氧化剂、无机盐阳离子调节剂、ph调节剂以及去离子水，包括：

19、称取0.1-3份悬浮剂、0.2-3份分散剂、0.1-10份无机盐氧化剂、0.2-2份无机盐阳离子调节剂、0.5-4份ph调节剂以及43-97.8份去离子水。

20、在一种实施例中，制备复合磨料，包括：

21、将磨料金刚石、磨料氧化铈以及聚合物混合得到复合磨料。

22、在一种实施例中，将复合磨料、悬浮剂、分散剂、无机盐氧化剂、无机盐阳离子调节剂、ph调节剂以及去离子水混合得到复合型抛光液，包括：

23、添加悬浮剂，悬浮剂为膨润土、硅酸镁铝、硅酸镁锂、羧甲基纤维素钠、黄原胶、卡波姆以及聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种；

24、添加分散剂，分散剂为焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、硅酸钠、聚丙烯酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷基磺酸钠、聚乙二醇-600以及聚甲基丙烯酸中的一种或多种。

25、在一种实施例中，将复合磨料、悬浮剂、分散剂、无机盐氧化剂、无机盐阳离子调节剂、ph调节剂以及去离子水混合得到复合型抛光液，包括：

26、添加无机盐氧化剂，无机盐氧化剂为硝酸钾、正钒酸钠、过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、次氯酸钠以及氯酸钾中的任意两种。

27、在一种实施例中，将复合磨料、悬浮剂、分散剂、无机盐氧化剂、无机盐阳离子调节剂、ph调节剂以及去离子水混合得到复合型抛光液，包括：

28、添加无机盐阳离子调节剂，无机盐阳离子调节剂硫酸铜和硝酸铝中的其中一种。

29、在一种实施例中，将复合磨料、悬浮剂、分散剂、无机盐氧化剂、无机盐阳离子调节剂、ph调节剂以及去离子水混合得到复合型抛光液，包括：

30、添加ph调节剂，ph调节剂为氢氧化钾、氢氧化钠、硝酸、草酸、柠檬酸、乙酸以及苹果酸中的一种或多种。

31、本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：

32、本申请提供的复合型抛光液包含0.1-5份包覆型金刚石、1-30份包覆型氧化铈、0.1-3份悬浮剂、0.2-3份分散剂、0.1-10份无机盐氧化剂、0.2-2份无机盐阳离子调节剂以及0.5-4份ph调节剂，由于碳化硅莫氏硬度高，单一磨料难以达兼顾碳化硅器件表面的机械去除速率和碳化硅器件表面抛光质量，因此需要在莫氏硬度高的磨料金刚石表面以及莫氏硬度低的磨料氧化铈表面包覆一层聚合物，形成包覆型金刚石以及包覆型氧化铈进行配合，能够有效提升碳化硅器件表面的机械去除速率，并能够降低划伤风险以提升碳化硅器件表面抛光质量；另外，由于碳化硅具有强化学惰性，在加入无机盐氧化剂并且通过ph调节剂将反应环境调整至酸性后能够提升化学去除速率，能够提升碳化硅器件表面的机械去除速率；另外，由于包覆型金刚石和包覆型氧化铈颗粒容易团聚，难以分散，在添加阳离子添加剂后，无机盐阳离子调节剂能够吸附在包覆型金刚石表面和包覆型氧化铈表面，提高复合型抛光液的zeta电势，以提高复合型抛光液的分散性和稳定性，防止包覆型金刚石和包覆型氧化铈颗粒团聚，降低碳化硅器件表面的划伤风险以提升碳化硅器件表面抛光质量，有效降低碳化硅器件表面粗糙度，提升抛光效果，从而提升碳化硅器件的生产质量。

33、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

技术特征：

1.一种复合型抛光液，其特征在于，包括以下质量份数的组分：

2.根据权利要求1所述的复合型抛光液，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的复合型抛光液，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的复合型抛光液，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的复合型抛光液，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的复合型抛光液，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的复合型抛光液，其特征在于，

8.一种复合型抛光液制备方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的复合型抛光液制备方法，其特征在于，

10.根据权利要求9所述的复合型抛光液制备方法，其特征在于，

11.根据权利要求8所述的复合型抛光液制备方法，其特征在于，

12.根据权利要求8所述的复合型抛光液制备方法，其特征在于，

13.根据权利要求12所述的复合型抛光液制备方法，其特征在于，

14.根据权利要求13所述的复合型抛光液制备方法，其特征在于，

15.根据权利要求14所述的复合型抛光液制备方法，其特征在于，

技术总结
本申请公开了一种复合型抛光液及其制备方法。该复合型抛光液包括：0.1‑5份包覆型金刚石、1‑30份包覆型氧化铈、0.1‑3份悬浮剂、0.2‑3份分散剂、0.1‑10份无机盐氧化剂、0.2‑2份无机盐阳离子调节剂、0.5‑4份pH调节剂以及43‑97.8份去离子水；包覆型金刚石为表面包覆有聚合物的磨料金刚石，包覆型氧化铈为表面包覆有聚合物的磨料氧化铈，聚合物为六亚甲基四胺、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、4‑羟基苯并三唑丁酯中的任意两种。本申请公开的技术方案能够有效提升碳化硅器件表面的机械去除速率，降低碳化硅器件表面粗糙度，并能够降低划伤风险以提升碳化硅器件表面抛光质量。

技术研发人员：陆继果,汪良,苏双图,张洁
受保护的技术使用者：湖南三安半导体有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12