一种抛光液及其制备方法和应用与流程

本发明涉及机械研磨抛光加工，具体地，涉及一种抛光液及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着半导体技术的发展，对碳化硅衬底质量要求越来越高。通常，可以依据于抛光工艺来实现碳化硅衬底平坦度的改善。

2、碳化硅衬底贴合在抛光耗材上，粗抛光是衬底抛光的一步，依靠抛光液的加工是重中之重。然而，粗抛光一般是使用氧化铝磨粒制成的抛光液。但是其在对抛光表面的去除速度高的同时，高硬度的氧化铝抛光液又会使得工件表面质量较差，不能满足碳化硅晶圆的表面精度要求。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种抛光液及其制备方法和应用，以解决二氧化铝抛光液在对碳化硅衬底加工时抛光表面质量较差的问题。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种抛光液，以总重量为基准，所述抛光液包含10～50wt％的研磨料，0.2～10wt％的氧化剂，0.5～1wt％的分散剂，0.05～5wt％的表面活性剂，0.4～1.6wt％的改性剂，0.02～2wt％的ph调节剂，余量为水；所述研磨料具有核壳结构，所述核壳结构的内核为氧化铝，所述核壳结构的外壳为二氧化硅。

3、可选地，所述研磨料的粒径为60～100nm；所述内核的直径为30～70nm，所述外壳的厚度为15～35nm。

4、可选地，所述氧化铝与所述二氧化硅的质量比为1：(0.8～1.2)。

5、可选地，所述分散剂包括十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙二醇、聚丙烯酸和聚丙烯酸盐中的一种或几种；所述氧化剂包括高氯酸钾、高锰酸钾、高碘酸钾、过氧化氢和臭氧中的一种或几种。

6、可选地，所述表面活性剂包括脂肪醇、烷基酚、多元醇和脂肪胺中的一种或几种；所述改性剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚硅氧烷、有机硅乳液和有机硅聚合物中的一种或几种。

7、可选地，所述ph调节剂包括硝酸、盐酸、氢氟酸、磷酸、氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的一种或几种；所述抛光液的ph值为7～11。

8、本发明第二方面提供一种制备本发明第一方面提供的抛光液的方法，该方法包括：

9、将研磨料和分散剂溶于水中，得到混合溶液；搅拌条件下，依次向混合溶液中加入氧化剂、改性剂、表面活性剂，最后用ph调节剂调整ph值。

10、可选地，所述研磨料通过包括如下步骤的方法制备得到：将纳米氧化铝、柠檬酸和去离子水混合进行球磨，得到悬浮液；将所述悬浮液与去离子水混合进行第一搅拌，滴加na2sio3溶液进行第二搅拌，然后进行离心、洗涤、干燥。

11、本发明第三方面提供一种碳化硅的加工方法，该方法包括：将抛光垫粘贴到抛光盘上进行施压，用本发明第一方面提供的抛光液对碳化硅进行抛光。

12、可选地，所述抛光条件为：抛光时间为6～12h，抛光压力为360～420n，抛光盘转速为70～120r/min，抛光盘温度为22～26℃，抛光头转速为42～62r/min，抛光液进给速度为2.8～4.0ml/min。

13、通过上述技术方案，本发明的抛光液含有核壳结构的氧化铝/二氧化硅复合研磨料，通过二氧化硅的保护，可以避免氧化铝磨料硬度高对工件造成的硬损伤，复合研磨料在抛光时，可以改善碳化硅衬底表面的划痕，提高加工的碳化硅衬底表面质量，并加快抛光加工过程中磨粒对工件表面材料的去除，能够有效地提高碳化硅衬底的抛光效率。

14、本发明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：

1.一种抛光液，其特征在于，以总重量为基准，所述抛光液包含10～50wt％的研磨料，0.2～10wt％的氧化剂，0.5～1wt％的分散剂，0.05～5wt％的表面活性剂，0.4～1.6wt％的改性剂，0.02～2wt％的ph调节剂，余量为水；

2.根据权利要求1所述的抛光液，其中，所述研磨料的粒径为60～100nm；所述内核的直径为30～70nm，所述外壳的厚度为15～35nm。

3.根据权利要求1所述的抛光液，其中，所述氧化铝与所述二氧化硅的质量比为1：(0.8～1.2)。

4.根据权利要求1所述的抛光液，其中，所述分散剂包括十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙二醇、聚丙烯酸和聚丙烯酸盐中的一种或几种；

5.根据权利要求1所述的抛光液，其中，所述表面活性剂包括脂肪醇、烷基酚、多元醇和脂肪胺中的一种或几种；

6.根据权利要求1所述的抛光液，其中，所述ph调节剂包括硝酸、盐酸、氢氟酸、磷酸、氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的一种或几种；所述抛光液的ph值为7～11。

7.一种制备权利要求1-6中任意一项所述的抛光液的方法，其特征在于，该方法包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述研磨料通过包括如下步骤的方法制备得到：

9.一种碳化硅的加工方法，其特征在于，该方法包括：将抛光垫粘贴到抛光盘上进行施压，用权利要求1-6中任意一项所述的抛光液对碳化硅进行抛光。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述抛光条件为：抛光时间为6～12h，抛光压力为360～420n，抛光盘转速为70～120r/min，抛光盘温度为22～26℃，抛光头转速为42～62r/min，抛光液进给速度为2.8～4.0ml/min。

技术总结
本发明涉及一种抛光液及其制备方法和应用，该抛光液包含10～50wt％的研磨料，0.2～10wt％的氧化剂，0.5～1wt％的分散剂，0.05～5wt％的表面活性剂，0.4‑1.6wt％的改性剂，0.02～2wt％的pH调节剂，余量为水；所述研磨料具有核壳结构，所述核壳结构的内核为氧化铝，所述核壳结构的外壳为二氧化硅。本发明的抛光液含有核壳结构的氧化铝/二氧化硅复合研磨料，通过二氧化硅的保护，可以避免氧化铝磨料硬度高对工件造成的硬损伤，复合研磨料在抛光时，可以改善碳化硅衬底表面的划痕，提高加工的碳化硅衬底表面质量，并加快抛光加工过程中磨粒对工件表面材料的去除，能够有效地提高碳化硅衬底的抛光效率。

技术研发人员：许伟峰,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：2024/8/16