悬浮抛光液及其制备方法和碳化硅的抛光方法与流程

本申请涉及抛光，特别涉及一种悬浮抛光液及其制备方法和碳化硅的抛光方法。

背景技术：

1、碳化硅是第三代半导体材料，其具有耐高温、耐强辐射、硬度大、耐磨性好以及禁带宽度大等特点，广泛应用于半导体工业和高精密光学器件。为满足市场需求超光滑和超净表面，可通过化学或机械抛光实现碳化硅表面的平坦化。

2、目前，行业内对碳化硅表面进行摩抛的研究相对较多，因碳化硅表面硬度高，普通的磨料对碳化硅摩擦时自锐性较差，导致材料去除量迅速下降，工艺稳定性差。因此，考虑硬度较大的金刚石作为磨料。

3、市面上针对碳化硅表面平坦化而使用的抛光液主要有分散体系和悬浮体系两种。分散体系虽然产品制备简单，但是磨料易沉降，在抛光过程中，导致抛光垫上液膜中磨料分散不均匀，极易造成晶片的划伤，从而增加后道工艺的难度，因此，悬浮体系在市场上屡见不鲜。

4、含有金刚石磨料的悬浮体系抛光液的悬浮剂通常为蒙脱石、膨润土、纤维素类、生物胶类以及聚氨酯类高分子等。但上述悬浮体系各有缺陷，蒙脱石和膨润土作为悬浮剂会引入过多的金属离子，这些金属离子处理不当容易渗透到碳化硅内部造成器件性能不良，而且，容易形成短流变流体造成抛光设备管路不好清洗，容易堵管；纤维素类和生物胶类作为悬浮剂，大多数增稠能力有限，黏度不稳定性，碳化硅表面易划伤，也不容易控制其成为长流变流体；聚氨酯类高分子作为悬浮剂易对抛光垫产生强吸附染色等造成产品质量不好把控。同时，上述悬浮体系还均存在悬浮体系易分层，单位时间内碳化硅移除率低和表面粗糙度高的问题。

5、因此，提供悬浮能力好、单位时间内碳化硅移除率高和表面粗糙度低、不易堵塞抛光设备管路、不污染抛光垫、不影响碳化硅器件性能并且不易划伤碳化硅的抛光液具有重要意义。

技术实现思路

1、基于此，本申请第一方面提供一种悬浮抛光液，其技术方案如下：

2、一种悬浮抛光液，包括以下质量份的组分：

3、丙烯酸类聚合物0.1~5份；

4、特殊醇聚氧乙烯醚0.1~10份；

5、功能助剂0.2~20份；

6、溶剂65~105份；

7、金刚石磨料0.1~1份；

8、所述丙烯酸类聚合物为聚合物a和丙烯酸交联聚合物的共聚物，所述聚合物a为聚烷基季戊四醇或聚烷基糖苷；

9、所述特殊醇聚氧乙烯醚包括支链邻二醇聚氧乙烯醚、炔二醇聚氧乙烯醚和支链仲醇聚氧乙烯醚中的一种或几种。

10、本申请第二方面提供一种如上所述的悬浮抛光液的制备方法，其技术方案如下：

11、一种悬浮抛光液的制备方法，包括以下步骤：

12、混合丙烯酸类聚合物和一部分溶剂，使所述丙烯酸类聚合物溶胀，得溶胀液；

13、混合剩余部分溶剂、一部分功能助剂、特殊醇聚氧乙烯醚和所述溶胀液，得第一中间液；

14、混合剩余部分功能助剂和所述中间液，得第二中间液；

15、混合所述第二中间液和金刚石磨料，制备所述悬浮抛光液。

16、本申请第三方面提供一种碳化硅的抛光方法，其技术方案如下：

17、利用如上所述得悬浮抛光液对碳化硅进行抛光处理。

18、与传统方案相比，本申请具有以下有益效果：

19、本申请的悬浮抛光液中含有金刚石磨料，并以聚烷基季戊四醇或聚烷基糖苷和丙烯酸交联聚合物的共聚物（丙烯酸类聚合物）作为悬浮剂，在此基础上搭配使用特殊醇聚氧乙烯醚，此悬浮体系可保持长时间不分层，悬浮稳定性好，其主要原因在于，丙烯酸类聚合物、特殊醇聚氧乙烯醚在溶剂下，形成致密的氢键三维缠绕结构，并表现为一种典型的非牛顿流体，在不受外力作用时，该结构防止金刚石磨料沉降，保证磨料悬浮性，增加产品稳定性；同时，本申请的悬浮抛光液在受到外力作用时，高分子链迅速打开，使悬浮液具有较好的流动性，并且，在特殊醇聚氧乙烯醚有利于降低表面张力，促使液膜较快的铺展浸润在抛光垫上，增加有效接触，综上，本申请的悬浮抛光液单位时间抛光碳化硅的材料移除率高，碳化硅表面的粗糙度低，抛光效率高；同时，悬浮抛光液具有较好的流动性，还能降低长时间抛光磨屑团聚带来的划伤风险，可改善碳化硅表面的划痕问题，保证产品质量，满足下游器件生产对表面品质的要求；同时，特殊醇聚氧乙烯醚还有利于将流体从短流变特性转变为长流变特性，磨屑不堆积堵管；同时，本申请的悬浮抛光液不易被抛光垫吸附较易清洗，有利于提高产品良率；同时，本申请的悬浮抛光液可避免向碳化硅内部引入金属离子，影响碳化硅器件性能。

技术特征：

1.一种悬浮抛光液，其特征在于，包括以下质量份的组分：

2.根据权利要求1所述的悬浮抛光液，其特征在于，所述丙烯酸类聚合物的数均摩尔质量为3×106g/mol~4×106g/mol。

3.根据权利要求1所述的悬浮抛光液，其特征在于，包括以下特征中的至少一项：

4.根据权利要求1至3中任一项所述的悬浮抛光液，其特征在于，所述金刚石磨料的粒径dv50为1μm~4μm。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的悬浮抛光液，其特征在于，所述溶剂包括多元醇和水。

6.根据权利要求5所述的悬浮抛光液，其特征在于，包括以下特征中的至少一项：

7.根据权利要求1至3、6中任一项所述的悬浮抛光液，其特征在于，所述功能助剂包括分散剂、消泡剂和ph调节剂中的一种或多种。

8.根据权利要求7所述的悬浮抛光液，其特征在于，包括以下特征中的至少一项：

9.根据权利要求1至3、6、8中任一项所述的悬浮抛光液，其特征在于，包括以下质量份的组分：

10.一种权利要求1至9中任一项所述的悬浮抛光液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

11.一种碳化硅的抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本申请涉及抛光技术领域，特别涉及一种悬浮抛光液及其制备方法和碳化硅的抛光方法。悬浮抛光液包括以下质量份的组分：丙烯酸类聚合物0.1~5份；特殊醇聚氧乙烯醚0.1~10份；功能助剂0.2~20份；溶剂65~105份；金刚石磨料0.1~1份；所述丙烯酸类聚合物为聚合物A和丙烯酸交联聚合物的共聚物，所述聚合物A为聚烷基季戊四醇或聚烷基糖苷；所述特殊醇聚氧乙烯醚包括支链邻二醇聚氧乙烯醚、炔二醇聚氧乙烯醚和支链仲醇聚氧乙烯醚中的一种或几种。本申请提供的悬浮抛光液悬浮能力好、单位时间内碳化硅移除率高和表面粗糙度低、不易堵塞抛光设备管路、不污染抛光垫、不影响碳化硅器件性能并且不易划伤碳化硅。技术研发人员：袁黎光,王凯丽,陈壮鑫受保护的技术使用者：广东粤港澳大湾区黄埔材料研究院技术研发日：技术公布日：2024/7/4