一种碳化硅晶片抛光液及其制备方法和应用与流程

本发明涉及碳化硅晶片制造领域，具体涉及一种碳化硅晶片抛光液及其制备方法和应用。

背景技术：

1、作为新一代功率半导体材料，碳化硅(sic)材料具有良好的热传导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率和高键合能等优异性能。因此，由sic材料制作的电子器件，可在高温、高辐射等极端环境下运作，可以充分实现电子器件的小型化、高效、节能的目标，在未来低碳环保型社会构建过程中，拥有巨大的应用潜力和市场前景。

2、然而，由于sic材料的高硬度以及化学物理特性非常稳定等特点，在sic材料的超精密加工中，所采用的机械抛光(dmp)方法，很难快速有效的改善表面加工质量。目前，针对碳化硅的加工过程中，由于抛光颗粒流失、抛光垫压缩比降低、塑性形变等原因使得碳化硅晶片的抛光去除速率不稳定，表面加工品质偏差。

3、cn107043600a公开了一种可用于金属或者蓝宝石片的金刚石抛光液。但是该金刚石抛光液存在金属抛光也得抛光颗粒均匀度偏低，固含量小，去除速率偏低的问题，并且只能应用于金属或者蓝宝石片的抛光。

4、cn115521714a公开了一种油性金刚石抛光液、其制备方法。但是该抛光液是应用于蓝宝石片的，为油性抛光液，当被应用于sic材料的抛光中会存在去除速率偏低，表面清洗困难的问题。

5、此外，碳化硅的抛光过程中经常需要使用到不同材质的抛光垫，例如人工纤维垫、聚氨酯垫、纤维和聚氨酯混合垫，然而市场上大部分的抛光液不能同时适用于多种抛光垫。

6、因此，提供一种用于sic材料的，且抛光去除速率高且稳定，表面加工品质好，还能适用于不同材质抛光垫的抛光液具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的sic材料的抛光液抛光去除速率较低且不稳定，表面加工品质不好，且不能适用于不同材质抛光垫的问题。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种碳化硅晶片抛光液，该抛光液中含有各自独立保存或者两者以上混合保存的以下组分：

3、功能组分和水，其中，所述功能组分为磨料、六偏磷酸钠、三甘醇、羟乙基纤维素、湿润剂、ph调节剂；

4、所述磨料为体积平均粒径为0.5-3μm的单晶金刚石和体积平均粒径为0.5-2μm的多晶金刚石的混合物，其中，在所述混合物中，所述单晶金刚石和所述多晶金刚石的含量重量比为1：0.01-1；

5、所述羟乙基纤维素在35℃下2wt％水溶液的黏度为1000-14000mpa·s；

6、以干基计，并以所述功能组分的总重量为基准，所述磨料的含量为8-25wt％，所述六偏磷酸钠的含量为0.5-20wt％，所述三甘醇的含量为0.2-15wt％，所述羟乙基纤维素的含量为30-50wt％，所述湿润剂的含量为10-20wt％，所述ph调节剂的含量为0.2-9.0wt％。

7、优选地，所述单晶金刚石比所述多晶金刚石的体积平均粒径大0.1-10％。

8、优选情况下，所述功能组分与所述水的含量重量比为1：2-20。

9、优选地，所述湿润剂选自聚乙二醇、聚丙二醇、二乙二醇、聚丙烯酸中的至少一种。

10、优选情况下，所述ph调节剂选自乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、n-(2-羟乙基)乙二胺、氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。

11、本发明第二方面提供一种制备第一方面所述的碳化硅晶片抛光液的方法，该方法包括：

12、(1)在水i存在下，将六偏磷酸钠和磨料进行接触混合i，得到混合物i；

13、(2)在水ii存在下，将羟乙基纤维素、三甘醇、湿润剂、ph调节剂和所述混合物i进行接触混合ii，得到碳化硅晶片抛光液；

14、其中，所述水i和所述水ii的用量重量比为1：0.5-1，且所述水i和所述水ii的用量重量之和为所述抛光液中的所述水的总重量。

15、优选情况下，在步骤(1)中，所述接触混合i的操作包括：先将所述水i与所述六偏磷酸钠进行混合i，得到六偏磷酸钠溶液，再将所述六偏磷酸钠溶液与所述磨料进行混合ii，得到所述混合物i。

16、优选情况下，在步骤(2)中，所述接触混合ii的操作包括：

17、s1、先将所述水ii与所述羟乙基纤维素、所述三甘醇、所述湿润剂进行混合iii，得到预混液；

18、s2、将所述预混液与所述混合物i进行混合iv，得到混合物ii；

19、s3、将所述ph调节剂与所述混合物ii进行混合v，得到ph值为6-8的所述碳化硅晶片抛光液。

20、优选情况下，所述混合i在超声的条件下进行，且至少满足：频率为40-60hz，温度为20-30℃，时间为5-20min。

21、优选情况下，所述混合ii在超声的条件下进行，且至少满足：频率为90-110hz，温度为20-30℃，时间为5-20min。

22、优选地，所述混合iii在搅拌的条件下进行，且至少满足：转速为10-20rpm，温度为25-35℃，时间为2-4h。

23、优选地，所述接触混合iv在搅拌的条件下进行，且至少满足：转速为10-30rpm，温度为30-35℃，时间为2-4h。

24、优选地，所述接触混合v在搅拌的条件下进行，且至少满足：转速为10-20rpm，温度为20-25℃，时间为2-4h。

25、本发明第三方面提供第一方面所述的碳化硅晶片抛光液在碳化硅晶片制造领域的应用。

26、本发明提供的碳化硅晶片抛光液通过采用不同粒径的单晶和多晶金刚石复配以及特定黏度的羟乙基纤维素和其他物质的协同作用，使得该抛光液的抛光去除速率稳定，表面加工品质好，还能适用于不同材质抛光垫。

技术特征：

1.一种碳化硅晶片抛光液，其特征在于，该抛光液中含有各自独立保存或者两者以上混合保存的以下组分：

2.根据权利要求1所述的抛光液，其特征在于，所述单晶金刚石的体积平均粒径比所述多晶金刚石的体积平均粒径大0.1-12％。

3.根据权利要求1或2所述的抛光液，其特征在于，所述功能组分与所述水的含量重量比为1：2-20。

4.根据权利要求1或2所述的抛光液，其特征在于，所述湿润剂选自聚乙二醇、聚丙二醇、二乙二醇、聚丙烯酸中的至少一种；和/或

5.一种制备1-4中任意一项所述的碳化硅晶片抛光液的方法，其特征在于，该方法包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述接触混合i的操作包括：先将所述水i与所述六偏磷酸钠进行混合i，得到六偏磷酸钠溶液，再将所述六偏磷酸钠溶液与所述磨料进行混合ii，得到所述混合物i。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述接触混合ii的操作包括：

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述混合i在超声的条件下进行，且至少满足：频率为40-60hz，温度为20-30℃，时间为5-20min；和/或

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述混合iii在搅拌的条件下进行，且至少满足：转速为10-20rpm，温度为25-35℃，时间为2-4h；和/或

10.权利要求1-4中任意一项所述的碳化硅晶片抛光液在碳化硅晶片制造领域的应用。

技术总结
本发明涉及碳化硅晶片制造领域，公开了一种碳化硅晶片抛光液及其制备方法和应用。该抛光液中含有各自独立保存或者两者以上混合保存的以下组分：功能组分和水，其中，所述功能组分为磨料、六偏磷酸钠、三甘醇、羟乙基纤维素、湿润剂、pH调节剂。该抛光液的抛光去除速率稳定，表面加工品质好，还能适用于不同材质抛光垫。

技术研发人员：郝唯佑,翟虎,林宏达,孙金梅
受保护的技术使用者：浙江兆晶新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15