一种碳化硅晶圆研磨液及其制备方法与应用与流程

本公开涉及半导体材料加工，具体地，涉及一种碳化硅晶圆研磨液及其制备方法与应用。

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，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，拥有巨大的应用和市场前景。

2、由于sic材料的高硬度及其稳定的化学物理特性，在sic材料的超精密加工中，现有的研磨液所采用研磨料粒度偏大，导致研磨液的重量大，很容易沉淀，也很难持续有效的改善表面质量，使用寿命较短。因此有必要对研磨液的组成及配比进行进一步研究，在保证表面品质的基础上提高研磨液性能及使用寿命，进一步提高整体加工工艺的效率。

技术实现思路

1、本公开的目的是提供一种碳化硅晶圆研磨液及其制备方法与应用。解决现有研磨液易沉淀的问题，同时制备的碳化硅晶圆研磨液具有良好的防锈性能和研磨性能。

2、为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种碳化硅晶圆研磨液，以总重量为基准，所述碳化硅晶圆研磨液包含25％～30％的研磨料、9％～28％的分散稳定剂、0.7％～2.6％的防锈剂、0.04％～5％的增稠添加剂、0.001％～1％的润滑剂和50％～80％的水；

3、所述分散稳定剂包括六偏磷酸钠、聚乙烯醇和聚丙二醇中的一种或多种的组合；

4、所述防锈剂包括亚硝酸钠和三乙醇胺的混合物；所述亚硝酸钠与三乙醇胺的重量比为3～6：1；

5、所述分散稳定剂与防锈剂的重量比为4～12：1；

6、所述增稠添加剂包括半合成高分子材料。

7、可选地，所述研磨料包括碳化硼、单晶金刚石粉和碳化硅粉中的一种或多种；和/或，所述研磨料的d50粒径为7μm～10μm。

8、可选地，所述增稠添加剂包括甲基纤维素、淀粉磷酸钠和羧甲基纤维素钠中的一种或多种的组合；和/或，所述润滑剂包括乙二醇、丙三醇和三甘醇中的一种或多种。

9、可选地，所述碳化硅晶圆研磨液的组分还包含螯合剂；以总重量为基准，所述碳化硅晶圆研磨液包含0.1％～0.5％的螯合剂；和/或，所述碳化硅晶圆研磨液的ph值为6.8～8.5；和/或，所述水为超纯水，所述超纯水的电阻率为15mω·cm～18mω·cm。

10、本公开第二方面提供一种制备碳化硅晶圆研磨液的方法，该方法包括以下步骤：

11、(1)对研磨料原料进行颗粒筛选，得到研磨料；

12、(2)将分散稳定剂、防锈剂和水混合，得到防锈液；

13、(3)将增稠添加剂和水混合，所得物进行超声和搅拌，得到增稠添加液；

14、(4)使所述研磨料和水混合后进行第一搅拌；然后加入所述润滑剂、所述防锈液进行第二搅拌；再加入所述增稠添加液进行第三搅拌，得到碳化硅晶圆研磨液。

15、可选地，步骤(1)所述的颗粒筛选包括采用分层振动筛进行第一颗粒筛选和第二颗粒筛选；所述第一颗粒筛选的粒径为10μm～11μm；所述第二颗粒筛选的粒径为7μm～8μm；和/或，步骤(3)中，所述超声的频率为40hz～60hz，所述超声的时间为15min～30min。

16、可选地，所述分散稳定剂在防锈液中的质量百分比为1.2％～8％；所述增稠添加剂在增稠添加液中的质量百分比为5％～20％；和/或，所述增稠添加液在所述研磨液中的质量百分比为5％～15％；所述防锈液在所述研磨液中的质量百分比为10％～20％。

17、可选地，步骤(4)中，所述第一搅拌的转速为5rpm～10rpm，时间为15min～30min；和/或，所述第二搅拌的转速为5rpm～10rpm，时间为15min～30min；和/或，所述第三搅拌的转速为10rpm～15rpm，时间为15min～30min。

18、可选地，所述第二搅拌中，依次加入所述润滑剂和所述防锈液。

19、本公开第三方面提供一种采用本公开第一方面所述的碳化硅晶圆研磨液在碳化硅研磨领域中的用途，所述碳化硅包括6h-碳化硅、4h导电型碳化硅和4h高纯半绝缘碳化硅中的一种。

20、通过上述技术方案，本公开先对研磨料进行颗粒筛选，然后将分散稳定剂、防锈剂和水混合得到防锈液；将增稠添加剂和水混合后超声搅拌得到增稠添加液；将研磨料和水混合并搅拌，然后加入润滑剂和防锈液并搅拌，再加入增稠添加液并搅拌后得到碳化硅晶圆研磨液。将以上组分按照该配比及添加顺序进行碳化硅晶圆研磨液的制备，可以解决现有碳化硅晶圆研磨液易沉淀的问题，以上组分相互配合使得本发明制备的碳化硅晶圆研磨液具有良好的防锈性能和研磨性能，悬浮性能好，使用寿命长，提高了整体加工工艺的效率，从而降低加工成本，且在研磨后易于清洗，可应用于碳化硅研磨领域。

21、本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种碳化硅晶圆研磨液，其特征在于，以总重量为基准，所述碳化硅晶圆研磨液包含25％～30％的研磨料、9％～28％的分散稳定剂、0.7％～2.6％的防锈剂、0.04％～5％的增稠添加剂、0.001％～1％的润滑剂和50％～80％的水；

2.根据权利要求1所述的碳化硅晶圆研磨液，其特征在于，所述研磨料包括碳化硼、单晶金刚石粉和碳化硅粉中的一种或多种；和/或，所述研磨料的d50粒径为7μm～10μm。

3.根据权利要求1所述的碳化硅晶圆研磨液，其特征在于，所述增稠添加剂包括甲基纤维素、淀粉磷酸钠和羧甲基纤维素钠中的一种或多种的组合；和/或，所述润滑剂包括乙二醇、丙三醇和三甘醇中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的碳化硅晶圆研磨液，其特征在于，所述碳化硅晶圆研磨液的组分还包含螯合剂；以总重量为基准，所述碳化硅晶圆研磨液包含0.1％～0.5％的螯合剂；和/或，所述碳化硅晶圆研磨液的ph值为6.8～8.5；和/或，所述水为超纯水，所述超纯水的电阻率为15mω·cm～18mω·cm。

5.制备权利要求1～4中任意一项所述的碳化硅晶圆研磨液的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述的颗粒筛选包括采用分层振动筛进行第一颗粒筛选和第二颗粒筛选；所述第一颗粒筛选的粒径为10μm～11μm；所述第二颗粒筛选的粒径为7μm～8μm；和/或，步骤(3)中，所述超声的频率为40hz～60hz，所述超声的时间为15min～30min。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述分散稳定剂在防锈液中的质量百分比为1.2％～8％；所述增稠添加剂在增稠添加液中的质量百分比为5％～20％；和/或，所述增稠添加液在所述研磨液中的质量百分比为5％～15％；所述防锈液在所述研磨液中的质量百分比为10％～20％。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述第一搅拌的转速为5rpm～10rpm，时间为15min～30min；和/或，所述第二搅拌的转速为5rpm～10rpm，时间为15min～30min；和/或，所述第三搅拌的转速为10rpm～15rpm，时间为15min～30min。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二搅拌中，依次加入所述润滑剂和所述防锈液。

10.权利要求1～4中任意一项所述的碳化硅晶圆研磨液在碳化硅研磨领域中的用途，其特征在于，所述碳化硅包括6h-碳化硅、4h导电型碳化硅和4h高纯半绝缘碳化硅中的一种。

技术总结
本公开涉及一种碳化硅晶圆研磨液及其制备方法与应用，先对研磨料进行颗粒筛选，然后将分散稳定剂和防锈剂和水混合得到防锈液；将增稠添加剂和水混合后超声搅拌得到增稠添加液；将研磨料和水混合并搅拌，然后加入润滑剂和防锈液并搅拌，再加入增稠添加液并搅拌后得到碳化硅晶圆研磨液。以上组分相互配合使得本发明制备的碳化硅晶圆研磨液具有良好的防锈性能和研磨性能，悬浮性能好，使用寿命长，提高了整体加工工艺的效率，且在研磨后易于清洗，可应用于碳化硅研磨领域。

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：2024/2/1