一种抛光液及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种抛光液及其制备方法和应用。所述抛光液包括研磨剂、高锰酸钠、离子强度调节剂和水，进一步，还包括选自分散剂、防沉剂和pH调节剂中的至少一种。所述抛光液的制备方法包括如下步骤：将所述抛光液中的各组分进行混合，得到所述抛光液。所述抛光液在碳化硅抛光领域中的用途。本发明专利技术的抛光液通过选择研磨剂、高锰酸钠和离子强度调节剂并将其合理组合，使得抛光液的抛光质量、抛光速率获得很大提升，尤其适用于难加工的含硅表面的超精密光学器件或半导体功率器件的表面抛光，是理想的半导体化合物晶圆制造的亚纳米级光洁度的抛光液材料。光液材料。

【技术实现步骤摘要】
一种抛光液及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及晶圆表面抛光和化学机械抛光液
，特别是涉及一种抛光液及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]碳化硅(SiC)为第三代半导体的主要代表之一，是成为制作高温、高频和大功率电力电子器件的理想半导体材料，相比目前传统的硅基产品，其制成的器件能为电力电子产品升级提供核心保障，比如新能源车、充电桩、光伏发电等领域。随着半导体工业的飞速发展，电子器件尺寸缩小，要求晶片表面平整度达到纳米级。传统的平坦化技术，仅可实现局部平坦化，而化学机械抛光技术(CMP)不仅可以实现全局平坦化，而且在加工性能和速度上均优于传统的平坦化技术。对于碳化硅晶片的CMP，抛光液是非常重要的耗材。现有技术中，因碳化硅晶片硬度较高，传统的抛光液，加工效率很低，生产成本提高，抛光表面容易出现划痕等问题。现在市面上抛光液，主要以高锰酸钾为氧化剂，主要通过氧化碳化硅中的碳来强行破坏碳化硅表面结构来达到移除碳化硅的目的。但是，高锰酸钾溶解度低，容易析出结晶，严重影响碳化硅抛光效率、表面质量不稳定和循环使用寿命短，同时抛光液不稳定，难以长时间存储，并对存储温度要求十分苛刻。现有技术中主要是使用包含高锰酸钾的抛光液，且现有技术中包含高锰酸钠的抛光液普遍存在抛光速率低的技术问题。

技术实现思路

[0003]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种抛光液及其制备方法和应用，解决碳化硅抛光效率和表面质量不稳定缺点，同时克服抛光液不稳定，难以长时间存储，并对存储温度要求十分苛刻的缺点。
[0004]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术第一方面提供一种抛光液，包括研磨剂、高锰酸钠、离子强度调节剂和水。
[0005]优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：
[0006]a1)所述研磨剂选自氧化硅、a
‑
氧化铝、氧化铈、氧化锆、氧化锰、氧化镁、碳化硅、碳化硼和钻石中的至少一种；
[0007]a2)所述研磨剂的粒径D50为5nm～2.5um，如5nm～120nm、120nm～0.5um或0.5um～2.5um；
[0008]a3)所述研磨剂在所述抛光液中的质量浓度为0.1～40％，如0.1～4.51％、4.51～4.52％或4.52～40％；
[0009]a4)所述高锰酸钠在所述抛光液中的质量浓度为0.1～40％，如0.1～1％、1～4.51％、4.51～4.52％、4.52～5％、5～15％、15～20％或20～40％；
[0010]a5)所述离子强度调节剂为硝酸盐；
[0011]a6)所述离子强度调节剂在所述抛光液中的质量浓度为0.01～10％，如0.01～0.14％、0.14～0.45％、0.45～2％、2～5％或5～10％；
[0012]a7)所述水在所述抛光液中的质量浓度为59～95％，如59～64.90％、64.90～77.89％、77.89～79.88％、79.88～83.90％、83.90～86.99％、86.99～87.99％、87.99～88.89％、88.89～90.51％、90.51～93.88％或93.88～95％。
[0013]更优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：
[0014]a41)特征a4)中，所述高锰酸钠在所述抛光液中的质量浓度为1～20％；优选为5～15％；
[0015]a51)特征a5)中，所述离子强度调节剂选自硝酸钠、硝酸钾、硝酸铵、硝酸钙、硝酸铅、硝酸铈、硝酸镁、硝酸铝、硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍、硝酸铜、硝酸锌和硝酸银中的至少一种；优选选自硝酸镁、硝酸铝、硝酸铜和硝酸锌中的至少一种；更优选为硝酸铜；
[0016]a61)特征a6)中，所述离子强度调节剂在所述抛光液中的质量浓度为0.01～5％；优选为0.01～2％。
[0017]优选地，所述抛光液还包括选自分散剂、防沉剂和pH调节剂中的至少一种。
[0018]更优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：
[0019]b1)所述分散剂选自六偏磷酸钠、焦磷酸钠、三聚磷酸钠、烷基芳基磷酸盐、烷基苯磺酸盐、二烷基磺基琥珀酸盐、三甲基硬脂酰胺氯化物、聚氧乙烯烷基酚基醚和山梨糖醇烷基化物中的至少一种；
[0020]b2)所述分散剂在所述抛光液中的质量浓度为0.01～5％，如0.01～0.1％、0.1～0.36％、0.36～0.45％、0.45～1％、1～3％或3～5％；
[0021]b3)所述防沉剂选自有机膨润土、蓖麻油衍生物、气相二氧化硅和改性聚脲的N
‑
甲基吡咯烷酮溶液(如德国毕克BYK420)中的至少一种；
[0022]b4)所述防沉剂在所述抛光液中的质量浓度为0.01～1％，如0.01～0.09％、0.09～0.1％、0.1～0.45％、0.45～0.5％或0.5～1％；
[0023]b5)所述pH调节剂为pH酸性调节剂或pH碱性调节剂。pH调节剂用于调节抛光液的pH值，加入量很少，上述各组分的质量浓度中总质量不包括pH调节剂的质量。
[0024]进一步更优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：
[0025]b11)特征b1)中，所述分散剂选自六偏磷酸钠、焦磷酸钠和三聚磷酸钠中的至少一种；优选为六偏磷酸钠；
[0026]b21)特征b2)中，所述分散剂在所述抛光液中的质量浓度为0.1～3％；优选为0.1～1％；
[0027]b31)特征b3)中，所述防沉剂为有机膨润土；
[0028]b41)特征b4)中，所述防沉剂在所述抛光液中的质量浓度为0.01～0.5％；优选为0.01～0.1％；
[0029]b51)特征b5)中，所述pH酸性调节剂选自盐酸、硫酸和硝酸中的至少一种；优选为硝酸；
[0030]b52)特征b5)中，所述pH碱性调节剂选自氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种。
[0031]优选地，所述抛光液的pH值为2～12；优选地，所述抛光液的pH值酸性范围为2～5，如2～3.5或3.5～5，pH值碱性范围为8～12。
[0032]本专利技术第二方面提供上述抛光液的制备方法，包括如下步骤：将所述抛光液中的各组分进行混合，得到所述抛光液；优选地，将除水之外的所述抛光液中的各组分分散于水
中，得到所述抛光液；更优选地，将除水和所述pH调节剂之外的所述抛光液中的各组分分散于水中，采用所述pH调节剂调节pH值，得到所述抛光液。
[0033]本专利技术第三方面提供上述抛光液在碳化硅抛光领域中的用途。
[0034]优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：
[0035]1)所述碳化硅为3C
‑
SiC、4H
‑
SiC、6H
‑
SiC或碳化硅陶瓷类制品；
[0036]2)所述抛光液用于超精密光学器件或半导体功率器件的碳化硅表面抛光。
[0037]如上所述，本专利技术具有以下有益效果中的至少一项：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抛光液，其特征在于，包括研磨剂、高锰酸钠、离子强度调节剂和水。2.如权利要求1所述的抛光液，其特征在于，还包括如下技术特征中的至少一项：a1)所述研磨剂选自氧化硅、a
‑
氧化铝、氧化铈、氧化锆、氧化锰、氧化镁、碳化硅、碳化硼和钻石中的至少一种；a2)所述研磨剂的粒径D50为5nm～2.5um；a3)所述研磨剂在所述抛光液中的质量浓度为0.1～40％；a4)所述高锰酸钠在所述抛光液中的质量浓度为0.1～40％；a5)所述离子强度调节剂为硝酸盐；a6)所述离子强度调节剂在所述抛光液中的质量浓度为0.01～10％；a7)所述水在所述抛光液中的质量浓度为59～95％。3.如权利要求2所述的抛光液，其特征在于，还包括如下技术特征中的至少一项：a41)特征a4)中，所述高锰酸钠在所述抛光液中的质量浓度为1～20％；优选为5～15％；a51)特征a5)中，所述离子强度调节剂选自硝酸钠、硝酸钾、硝酸铵、硝酸钙、硝酸铅、硝酸铈、硝酸镁、硝酸铝、硝酸铁、硝酸钴、硝酸镍、硝酸铜、硝酸锌和硝酸银中的至少一种；优选选自硝酸镁、硝酸铝、硝酸铜和硝酸锌中的至少一种；更优选为硝酸铜；a61)特征a6)中，所述离子强度调节剂在所述抛光液中的质量浓度为0.01～5％；优选为0.01～2％。4.如权利要求1所述的抛光液，其特征在于，还包括选自分散剂、防沉剂和pH调节剂中的至少一种。5.如权利要求4所述的抛光液，其特征在于，还包括如下技术特征中的至少一项：b1)所述分散剂选自六偏磷酸钠、焦磷酸钠、三聚磷酸钠、烷基芳基磷酸盐、烷基苯磺酸盐、二烷基磺基琥珀酸盐、三甲基硬脂酰胺氯化物、聚氧乙烯烷基酚基醚和山梨糖醇烷基化物中的至少一种；b2)所述分散剂在所述抛光液中的质量浓度为0.01～5％；b3)所述防沉剂选自有机膨润土、蓖麻油衍生物、气相二氧化硅和改性聚脲的N
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【专利技术属性】
技术研发人员：汪为磊，刘卫丽，宋志棠，
申请(专利权)人：上海新安纳电子科技有限公司浙江新创纳电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：