本发明专利技术涉及精密加工技术领域，尤其是涉及一种抛光液及其制备方法和碳化硅晶体的加工方法。所述抛光液，包括按重量份数计的如下组分：聚晶金刚石微粉5‑30份、硅溶胶1000份、悬浮剂2‑40份、润湿剂4‑21份、消泡剂2‑14份和pH调节剂2‑10份。所述制备方法包括：将聚晶金刚石微粉、悬浮剂、润湿剂、消泡剂和pH调节剂混合加入水中，再加入硅溶胶混合均匀。所述抛光液可用于对碳化硅晶体的加工中。本发明专利技术的抛光液配合抛光垫对碳化硅进行抛光，能够有效减少精抛时间和减少整体研磨抛光时间，并显著提高晶体表面质量。
A Polishing Fluid and Its Preparation Method and the Processing Method of Silicon Carbide Crystal
【技术实现步骤摘要】
一种抛光液及其制备方法和碳化硅晶体的加工方法
本专利技术涉及精密加工
，尤其是涉及一种抛光液及其制备方法和碳化硅晶体的加工方法。
技术介绍
碳化硅(SiC)作为第三代宽禁带半导体材料，也是目前发展最为成熟的第三代半导体材料。它具有优良的热学、力学、化学和电学性质，不但是制作高温、高频、大功率电子器件的最佳材料之一，同时又可以用作基于氮化镓的蓝光发光二极管的衬底材料，可广泛应用在电力电子领域、微波器件领域和LED光电子领域。从材料性能上，碳化硅是非常优越的，它的禁带宽度是硅的3倍，饱和电子漂移速率高于硅2倍，临界击穿电场高于硅10倍，高于砷化镓5倍；热导率大于蓝宝石20倍，是砷化镓的10倍；还有它的化学稳定性很好。另外，从结构上比较，蓝宝石不是半导体而是绝缘体，它只能做单面电极；碳化硅是导电的半导体，它可以做垂直结构。碳化硅衬底的导热性能要比蓝宝石高10倍以上。使用碳化硅衬底的芯片电极为L型，两个电极分布在器件的表面和底部，所产生的热量可以通过电极直接导出；同时这种衬底不需要电流扩散层，因此光不会被电流扩散层的材料吸收，这样又提高了出光效率。据了解，目前碳化硅衬底LED最高流明效率可达254lm/W。由于碳化硅本身的莫氏硬度比较大，在9.2-9.3之间，这就决定了它的精细加工工序很繁琐，精度加工很困难，由于效率太低最终导致产能产量严重不足，不能大规模化量产。目前对碳化硅晶片的加工一般采用莫氏硬度更大、速率更快的金刚石研磨液进行研磨来达到一定的厚度，最后用传统的CMP抛光液精抛到要求的表面状态。然而，目前的碳化硅衬底加工工序单面加工时间超过10个小时，一片合格的双抛片加工总计时近20小时，工序繁杂且加工时间长，效率低下，不能满足下游市场的需要。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种抛光液，以解决现有技术中存在的抛光效率低下的技术问题。本专利技术的第二目的在于提供一种抛光液的制备方法，该制备方法工艺简单，条件温和。本专利技术的第三目的在于提供一种碳化硅晶体的加工方法，采用上述抛光液用于碳化硅晶体的抛光，能够显著减少整体研磨抛光时间并能够显著提高碳化硅晶体表面质量。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：一种抛光液，包括按重量份数计的如下组分：聚晶金刚石微粉5-30份、硅溶胶1000份、悬浮剂2-40份、润湿剂4-21份、消泡剂2-14份和pH调节剂2-10份。其中，硅溶胶的用量按照硅溶胶整体用量计算的。本专利技术的抛光液，采用一定比例的聚晶金刚石微粉和硅溶胶，二者配合，在抛光的过程避免对碳化硅表面造成划伤，同时聚晶金刚石微粉硬度大，能够提高抛光效率，因而二者的配合使用，能够有效在高效抛光速率的同时也能依靠化学作用消除划伤。由于聚晶金刚石微粉是灰黑色，硅溶胶是白色液体，且二氧化硅和金刚石的比重也不同，如仅有二者使用，稳定性差，会聚集造成晶体表面损伤，影响抛光良率。本专利技术中通过加入一系列的助剂，使得混合得到的抛光液稳定性好，长时间处于均一稳定的状态，并保持稳定的pH值和微粉分散程度，不会沉淀、漂浮或分层等，而是与硅溶胶形成均匀的体系，使得抛光过程中不会产生异常损伤。优选的，所述抛光液的pH为10-11。优选的，所述聚晶金刚石微粉的粒度D50为0.1-2μm。更优选的，所述聚晶金刚石微粉的粒度D50为0.1-1μm。进一步优选的，所述聚晶金刚石微粉的粒度D50为0.125-0.25μm。如在不同实施方式中，聚晶金刚石微粉的粒度D50可以为0.1μm、0.12μm、0.125μm、0.14μm、0.15μm、0.16μm、0.18μm、0.2μm、0.25μm、0.3μm、0.35μm、0.4μm、0.45μm、0.5μm、0.55μm、0.6μm、0.65μm、0.7μm、0.75μm、0.8μm、0.85μm、0.9μm、0.95μm、1μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm、1.4μm、1.5μm等等。聚晶金刚石微粉配合与硅溶胶的用量比，提供金刚石微粉一定的嵌入深度，同时调控聚晶金刚石微粉的粒径在上述范围内，实现对晶体的抛光同时避免对晶体表面造成损伤，并提高抛光效率。优选的，所述硅溶胶中二氧化硅的粒径为60-120nm。更优选的，所述硅溶胶中二氧化硅的粒径为80-120nm，进一步优选为90-120nm。如在不同实施方式中，硅溶胶中二氧化硅的粒径可以为60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、120nm等等。本专利技术采用上述粒径的硅溶胶，配合聚晶金刚石微粉的粒径，二者粒径略有差别，不同粒径的二氧化硅和金刚石微粉能够在抛光压力作用下，嵌入相应抛光垫的不同位置，粒径较大的位置可嵌入凹谷中，粒径较小的相对嵌入微凸峰中，使得在抛光过程中，在提高抛光速率的同时，避免对晶体表面造成损伤。优选的，所述硅溶胶的固含量为30-50％。更优选的，所述硅溶胶的固含量为40-50％，进一步优选为45-50％。本专利技术不同实施例中采用的硅溶胶的pH可以为9-12。为了进一步提高本专利技术的抛光液的均一稳定性，以兼顾提高抛光效率和抛光良率，对助剂成分等进行了进一步的优化，具体如下：所述悬浮剂包括水溶性高分子类悬浮剂和无机粉类悬浮剂中的任一种或多种混合。优选的，所述悬浮剂包括无机膨润土、CarbopolAquaSF-1、Silok7370W、DISPARLONAQ-600、BYK-430、BYK-431中的任一种或多种混合。所述润湿剂包括烷基硫酸盐类、磺酸盐类、脂肪酸类、脂肪酸酯硫酸盐类、羧酸皂类、磷酸酯类、聚氧乙烯烷基酚醚类、聚氧乙烯脂肪醇醚类中的任一种或多种混合。优选的，所述润湿剂包括BYK-9076、BYK-345、BYK-154、BYK-W9010、DISPERBYK-2164、731A、TRITONX-405、TEGOWetKL245、TRITONCF-10中的任一种或多种混合。所述消泡剂包括聚醚类消泡剂、高碳醇类消泡剂、脂肪酸类消泡剂、硅酮类消泡剂中的任一种或多种混合。优选的，所述消泡剂包括TEGOAirex920W、FOAMEX825、TEGOFOAMEX810、AFE-3168、AFE-1520、BYK-A555、BYK-094、BYK-024、BYK-053、FoamasterMO2111AC、AFE-0050、AFE-1410中的任一种或多种混合。所述pH调节剂可采用无机碱和/或有机碱。如在不同实施方式中，pH调节剂可以采用氢氧化钾、氢氧化钠、次氯酸钾、次氯酸钠、氨水、硼砂、三乙醇胺、甲基乙二醇胺、甲基单乙醇胺、乙二胺中的任一种或多种混合。优选的，所述抛光液包括按重量份数计的如下组分：聚晶金刚石微粉5-20份、硅溶胶1000份、悬浮剂6-20份、润湿剂6-20份、消泡剂4-10份和pH调节剂4-10份。优选的，所述抛光液包括按重量份数计的如下组分：聚晶金刚石微粉15份、硅溶胶1000份、悬浮剂15份、润湿剂20份、消泡剂5份和pH调节剂10份。本专利技术还提供了上述抛光液的制备方法，包括如下步骤：将聚晶金刚石微粉、悬浮剂、润湿剂、消泡剂和pH调节剂混合加入水中，再加入硅溶胶混合均匀。优选的，将聚晶金刚石微粉、悬浮剂、润湿剂、消泡剂和pH调节剂混合加入水中，超声搅拌0.5-本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种抛光液，其特征在于，包括按重量份数计的如下组分：聚晶金刚石微粉5‑30份、硅溶胶1000份、悬浮剂2‑40份、润湿剂4‑21份、消泡剂2‑14份和pH调节剂2‑10份。
【技术特征摘要】
1.一种抛光液，其特征在于，包括按重量份数计的如下组分：聚晶金刚石微粉5-30份、硅溶胶1000份、悬浮剂2-40份、润湿剂4-21份、消泡剂2-14份和pH调节剂2-10份。2.根据权利要求1所述的抛光液，其特征在于，所述聚晶金刚石微粉的D50为0.1-2μm；优选的，所述聚晶金刚石微粉的D50为0.1-1μm；优选的，所述抛光液的pH为10-11。3.根据权利要求1所述的抛光液，其特征在于，所述硅溶胶中二氧化硅的粒径为60-120nm；优选的，所述硅溶胶中二氧化硅的粒径为80-120nm；优选的，所述硅溶胶的固含量为30-50％；更优选的，所述硅溶胶的固含量为40-50％；更优选的，所述硅溶胶pH＝9-12。4.权利要求1-3任一项所述的抛光液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将所述聚晶金刚石微粉、悬浮剂、润湿剂、消泡剂和pH调节剂混合加入水中，再加入所述硅溶胶混合均匀；优选的，将所述聚晶金刚石微粉、悬浮剂、润湿剂、消泡剂和pH调节剂混合加入水中，超声搅拌0.5-1h；优选的，加入所述硅溶胶，于超声条件下搅拌0.5-1h。5.一种碳化硅晶体的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：采用权利要求1-3任一项所述的抛光液对碳化硅晶体进行抛光处理；...
【专利技术属性】
技术研发人员：苑亚斐，张亮亮，
申请(专利权)人：盘锦国瑞升科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21
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