一种异氰酸酯预聚体、包含其的抛光垫、抛光设备及半导体器件的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种异氰酸酯预聚体、包含其的抛光垫、抛光设备及半导体器件的制造方法。该异氰酸酯预聚体由包括芳香族异氰酸酯、脂环族异氰酸酯、聚醚多元醇、小分子多元醇的原料反应得到，以NCO为封端基团，游离NCO的质量百分数为8.5％～11.0％，游离芳香族异氰酸酯的质量百分数为0.5％～4％，游离脂环族异氰酸酯的质量百分数为1.5％～15.0％；20℃～130℃内的蒸汽压为0.2～30Pa。本发明专利技术通过控制异氰酸酯预聚体的合成反应，控制预聚体中游离芳香族异氰酸酯、游离脂环族异氰酸酯的含量，发现由满足本发明专利技术异氰酸酯预聚体制备的抛光垫具有适当的切削速率、高的去除速率及高的去除速率稳定性。定性。定性。

【技术实现步骤摘要】
一种异氰酸酯预聚体、包含其的抛光垫、抛光设备及半导体器件的制造方法


[0001]本专利技术涉及化学机械平面化处理的抛光
，具体而言，涉及一种异氰酸酯预聚体、包含其的抛光垫、抛光设备及半导体器件的制造方法。

技术介绍

[0002]CMP技术是一种将待加工工件表面朝下，以一定的压力向抛光垫施压，在流动抛光液介质(由纳米颗粒、化学氧化剂和液体介质组成的混合液)的条件下，借助于抛光垫和工件的相对运动，在纳米粒子的机械磨削及氧化剂的化学腐蚀作用下来完成对工件表面的材料去除，从而获得工件表面全局平坦化的技术。
[0003]随着第三代半导体的兴起，更宽的禁带宽度、更高的导热率、更高的抗辐射能力、更大的电子饱和漂移速率等特性使得其在制作高温、高频、抗辐射及大功率电子器件以及在光电子和微电子领域具有重要的应用价值。目前，市场火热的5G基站、新能源汽车和快充等都是第三代半导体的重要应用领域。
[0004]如，碳化硅(SiC)由于具有优异的性能而大量应用于功率器件等电子领域，然而由于其具有极高的硬度，莫氏硬度为9.5级，仅次于世界上最硬的金刚石(10级)，因而在碳化硅平坦化具有很大的挑战。当前的抛光应用中，主要的抛光垫为无纺布类，利用其极高的孔隙率，通过抛光液主导的化学作用提高对碳化硅去除速率。然而无纺布类抛光垫不耐腐蚀，加之化学腐蚀无选择性，导致碳化硅晶圆的TTV(Total ThicknessVariation，整体厚度偏差)较差，因而影响整个期间的性能以及制造良率。因此，提供一种抛光速率优异且稳定性高的抛光垫成为需要。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种异氰酸酯预聚体、包含其的抛光垫、抛光设备及半导体器件的制造方法。
[0006]本专利技术第一方面提供一种异氰酸酯预聚体，由包括芳香族异氰酸酯、脂环族异氰酸酯、聚醚多元醇、小分子多元醇的原料反应得到，以NCO为封端基团，游离NCO 的质量百分数为8.5％～11.0％，游离芳香族异氰酸酯的质量百分数为0.5％～4％，游离脂环族异氰酸酯的质量百分数为1.5％～15.0％；20℃～130℃内的蒸汽压为0.2～30Pa。
[0007]优选地，105℃的蒸汽压为0.2～20Pa。
[0008]进一步地，所述芳香族异氰酸酯包括芳香族二异氰酸酯，优选甲苯二异氰酸酯 (TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、对苯二异氰酸酯(PPDI)、二甲基联苯二异氰酸酯(TODI)中的一种或多种，更优选为甲苯二异氰酸酯(TDI)。和/或，所述脂环族异氰酸酯包括异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、1,4
‑
环己烷二异氰酸酯(CHDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)中的一种或多种，优选为二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)。和/或，所述聚醚多元醇的数均分子量为500～3000，优选为700～1800，更优选为900～1200。更进一步地，所述聚醚
多元醇包括聚四氢呋喃、聚乙二醇、聚丙二醇、聚四亚甲基醚二醇
‑
聚乙二醇、聚四亚甲基醚二醇
‑
聚丙二醇、聚乙二醇
‑
聚丙二醇中的一种或多种。和/或，所述小分子多元醇包括二甘醇、乙二醇、1,3
‑
丁二醇、1,4
‑ꢀ
丁二醇、新戊二醇、2
‑
甲基
‑
1,3
‑
丙二醇、己二醇、3
‑
甲基
‑
1,5
‑
戊二醇、1,4
‑
环己烷二甲醇中的一种或多种组合。
[0009]进一步地，所述原料中芳香族异氰酸酯、脂环族异氰酸酯、聚醚多元醇、小分子多元醇的质量比为(20～35)：(3～20)：(45～58)：(2～10)。
[0010]进一步地，所述游离芳香族异氰酸酯占投料芳香族异氰酸酯中的比例小于10％；所述游离脂环族异氰酸酯占投料脂环族异氰酸酯的比例大于10％。更进一步地，所述游离TDI占投料TDI中的比例小于10％；所述游离HMDI占投料HMDI的比例大于 10％。
[0011]进一步地，所述游离NCO的质量百分数优选为8.6％～9.8％；和/或，所述游离芳香族异氰酸酯的质量百分数为1.0％～2.0％；和/或，游离脂环族异氰酸酯的质量百分数为3.0％～15.0％。
[0012]进一步地，所述游离NCO的质量百分数更优选为9.0％～9.8％；和/或，所述游离芳香族异氰酸酯的质量百分数为1.4～2.0％；和/或，游离脂环族异氰酸酯的质量百分数为3.0％～10.0％。
[0013]进一步地，所述游离芳香族异氰酸酯和游离脂环族异氰酸酯的质量百分数之比为 0.01～1.0，优选0.1～0.5，更优选0.1～0.4，进一步更优选为0.15～0.4。
[0014]进一步地，所述游离芳香族异氰酸酯为游离甲苯二异氰酸酯，游离甲苯二异氰酸酯中2,6
‑
甲苯二异氰酸酯与2,4
‑
甲苯二异氰酸酯的质量比为(3～14)：1。
[0015]本专利技术第二方面提供一种抛光垫，所述抛光垫的抛光层包括聚合基材，所述聚合基材由包含本专利技术第一方面提供所述的异氰酸酯预聚体固化得到。
[0016]本专利技术制备聚合物基材还包括使用固化剂；进一步地，所述固化剂包括二元胺、三元以上的多元胺中的一种或多种。
[0017]本专利技术第二方面提供一种抛光垫，所述抛光垫的抛光层为原料组合的反应产物，所述原料包括异氰酸酯、多元醇和固化剂，所述异氰酸酯包括芳香族异氰酸酯和脂环族异氰酸酯，多元醇包括聚醚多元醇和小分子多元醇，芳香族异氰酸酯、脂环族异氰酸酯、聚醚多元醇、小分子多元醇的质量比为(20～35)：(3～20)：(45～58)：(2～10)。
[0018]本专利技术所述抛光层还包括聚合物微球。
[0019]进一步地，所述抛光层的密度为0.4～1.1g/cm3，优选0.65～0.85g/cm3；邵氏硬度为 15～75D，优选54～68D。
[0020]本专利技术第三方面提供一种抛光设备，包括与被抛光工件接触的抛光垫，所述抛光垫为本专利技术第二方面提供的抛光垫。
[0021]本专利技术第四方面提供一种半导体器件的制造方法，包括使用本专利技术第二方面提供的抛光垫或本专利技术第三方面提供的抛光设备对半导体晶片表面进行研磨的工序。
[0022]有益效果：本专利技术通过控制异氰酸酯预聚体的合成反应，控制预聚体中游离芳香族异氰酸酯如TDI、游离脂环族异氰酸酯如HMDI的含量以及20℃～130℃内的蒸汽压，发现由满足本专利技术异氰酸酯预聚体制备的抛光垫具有适当的切削速率、高的研磨速率以及更稳定的使用性能。
附图说明
[0023]图1为本专利技术提供的抛光垫的示意图；
[0024]标号说明：20
‑
抛光层；21
‑
粘胶层；22
‑
缓冲层；23
‑
背胶层。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异氰酸酯预聚体，其特征在于，由包括芳香族异氰酸酯、脂环族异氰酸酯、聚醚多元醇、小分子多元醇的原料反应得到，以NCO为封端基团，游离NCO的质量百分数为8.5％～11.0％，游离芳香族异氰酸酯的质量百分数为0.5％～4％，游离脂环族异氰酸酯的质量百分数为1.5％～15.0％；20℃～130℃内的蒸汽压为0.2～30Pa。2.根据权利要求1所述的异氰酸酯预聚体，其特征在于，105℃的蒸汽压为0.2～20Pa。3.根据权利要求1所述的异氰酸酯预聚体，其特征在于，所述芳香族异氰酸酯包括芳香族二异氰酸酯，优选甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯中的一种或多种，更优选为甲苯二异氰酸酯；和/或，所述脂环族异氰酸酯包括异佛尔酮二异氰酸酯、1,4
‑
环己烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种，优选为二环己基甲烷二异氰酸酯；和/或，所述聚醚多元醇的数均分子量为500～3000，优选为500～1800，更优选为500～1200；和/或，所述小分子多元醇包括二甘醇、乙二醇、1,3
‑
丁二醇、1,4
‑
丁二醇、新戊二醇、2
‑
甲基
‑
1,3
‑
丙二醇、己二醇、3
‑
甲基
‑
1,5
‑
戊二醇、1,4
‑
环己烷二甲醇中的一种或多种组合。4.根据权利要求3所述的异氰酸酯预聚体，其特征在于，所述聚醚多元醇包括聚四氢呋喃、聚乙二醇、聚丙二醇、聚四亚甲基醚二醇
‑
聚乙二醇、聚四亚甲基醚二醇
‑
聚丙二醇、聚乙二醇
‑
聚丙二醇中的一种或多种。5.根据权利要求1～4任一项所述的异氰酸酯预聚体，其特征在于，所述原料中芳香族异氰酸酯、脂环族异氰酸酯、聚醚多元醇、小分子多元醇的质量比为(20～35)：(3～20)：(45～58)：(2～10)。6.根据权利要求5所述的异氰酸酯预聚体，其特征在于，所述游离芳香族异氰酸酯占投料芳香族异氰酸酯中的比例小于10％，所述游离脂环族异氰酸酯占投料脂环族异氰酸酯的比例大于10％。7.根据权利要求1～6任一项所述的异氰酸酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗乙杰，占英才，严亮，陈博，王淑芹，张季平，刘敏，蔡龙丹，
申请(专利权)人：湖北鼎龙控股股份有限公司，
类型：发明
国别省市：