一种采用原位进料的抛光方法及用途技术

本发明专利技术涉及抛光技术领域，具体涉及一种采用原位进料的抛光方法及用途。抛光方法包括：1)将磨粒、氧化剂、分散剂、pH调节剂、螯合剂、水混合，以提供溶液A；其中，氧化剂包括第一氧化剂和第二氧化剂；2)将还原剂溶于水中，以提供溶液B；3)将步骤1)的溶液A和步骤2)中的溶液B分别打入抛光盘中原位混合，其中，还原剂将第一氧化剂还原生成催化剂，催化剂与溶液A中的其他组分混合制得抛光液，然后进行抛光。采用本发明专利技术能极大的提高抛光速率，抛光后的材料表面质量较高；同时大幅降低原料的消耗，减少三废排放，有利于成本控制和环境保护。有利于成本控制和环境保护。

【技术实现步骤摘要】
一种采用原位进料的抛光方法及用途


[0001]本专利技术涉及抛光
，具体涉及一种采用原位进料的抛光方法及用途。

技术介绍

[0002]碳化硅(SiC)作为第三代半导体高压领域的理想材料之一，具有稳定的化学性能、优异的耐磨性能、优良的导热性能、较强的高温抗氧化能力和抗辐射能力，在高精密光学仪器、发光二极管(LED)衬底材料、陶瓷和电力电子材料、新能源汽车、5G通信技术等领域拥有广阔的发展前景。化学机械抛光可以通过纳米级粒子的物理研磨作用与抛光液的化学腐蚀作用的有机结合，提供整体平面化的表面工艺技术，但碳化硅的硬度极大(莫氏硬度为9.5级)，导致抛光效率较低；而且因其高脆性、低断裂韧性使得其抛光过程中易产生表面伤痕(划伤、缝隙)和内部缺陷(裂纹、气孔)，这些缺陷在外延层的生长中会不断的衍生扩展，导致器件性能和可靠性下降，因此碳化硅的表面质量直接影响外延层的质量和器件性能。为了减少碳化硅外延生长中的缺陷，研究发现通过提高碳化硅衬底的表面质量可以减少外延层中的缺陷，因此获得原子级光滑、无表面/亚表面损伤、无缺陷、全局平坦化的SiC衬底表面显得尤为关键。传统碳化硅抛光液的制备一般是将研磨颗粒、氧化剂、分散剂、pH调节剂、催化剂和螯合剂等试剂与水混合配成一定浓度的溶液，再进行抛光。但是，由于复杂的中间过程导致催化剂的活性下降，反应速率变慢，抛光效率大大降低。

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采用原位进料的抛光方法。本专利技术利用原位生成的活性二氧化锰作为催化剂，能极大的提高碳化硅的抛光速率，抛光后的碳化硅表面质量也较高；同时大幅降低原料的消耗，减少三废排放。
[0004]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术一方面提供一种采用原位进料的抛光方法，所述制备方法包括如下步骤：所述制备方法包括如下步骤：
[0005]1)将磨粒、氧化剂、分散剂、pH调节剂、螯合剂、水混合，以提供溶液A；其中，所述氧化剂包括第一氧化剂和第二氧化剂；
[0006]2)将还原剂溶于水中，以提供溶液B；
[0007]3)将步骤1)的溶液A和步骤2)中的溶液B分别打入抛光盘中原位混合，其中，所述还原剂将所述第一氧化剂还原生成催化剂，所述催化剂与所述溶液A中的其他组分混合制得抛光液，然后利用所述抛光液进行抛光。
[0008]在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤1)中，所述磨粒选自二氧化硅、氧化铝、二氧化铈、氧化锆、碳化硅、碳化硼、氮化硅和金刚石中的一种或多种的组合。
[0009]在本专利技术的一些实施方式中，所述磨粒的粒径为50nm～3000nm。
[0010]在本专利技术的一些实施方式中，步骤1)中，所述氧化剂选自高价锰酸盐、过氧化氢、过硫酸盐、硝酸铈铵、高碘酸、氯酸盐、溴酸盐、高铁酸盐、高锰酸盐、铬酸盐、高铬酸盐中的一种或多种的组合；优选的，所述高价锰酸盐选自高锰酸钾和/或锰酸钾。
[0011]在本专利技术的一些实施方式中，步骤1)中，所述第一氧化剂和第二氧化剂相同。
[0012]在本专利技术的一些实施方式中，步骤1)中，所述磨粒、氧化剂、分散剂、螯合剂、pH调节剂、水的质量比为1.0～30.0：0.1～10.0：0.01～1.0：0.01～1.0：0.01～1.0：25～50。
[0013]在本专利技术的一些实施方式中，步骤1)中，所述第一氧化剂和第二氧化剂的质量比为1～10：1～100。
[0014]在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤1)中，所述分散剂选自磷酸盐、有机磷酸盐、阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂、非离子表面活性剂中的一种或多种；优选的，所述磷酸盐选自六偏磷酸钠；所述有机磷酸盐选自二乙烯三胺五甲叉磷酸；所述阳离子表面活性剂选自聚二甲基二烯丙基氯化铵；所述阴离子表面活性剂选自聚丙烯酸钠。
[0015]在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤1)中，所述螯合剂选自乙二胺四乙酸二钠盐、有机磷酸盐、聚丙烯酸、柠檬酸盐和羟基乙酸中的一种或多种；优选的，所述有机磷酸盐选自二乙烯三胺五甲叉磷酸。
[0016]在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤1)中，所述pH调节剂包括无机酸、无机碱、有机酸、有机碱中的一种或多种的组合；优选的，所述无机酸选自磷酸、磷酸一氢钾、硝酸、硫酸中的一种或多种的组合；无机碱选自氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠中的一种或多种组合；所述有机酸选自草酸、醋酸铵、草酸、氨基酸中的一种或多种的组合；所述有机碱选自三乙醇胺、四甲基氢氧化铵中的一种或多种的组合。
[0017]在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤2)中，所述还原剂选自有机还原剂或无机还原剂；优选的，所述有机还原剂选自醇类、醛类、酮类、羧酸类、有机胺、烷烃、烯烃、炔烃有机物中的一种或多种的组合；优选的，所述无机还原剂选自低价过渡金属盐、硫代硫酸盐、砷酸盐中的一种或多种的组合；更优选的，低价过渡金属盐中低价过渡金属离子选自Mn
2+
和/或Fe
2+
。
[0018]在本专利技术的一些实施方式中，所述还原剂与第一氧化剂的摩尔比为3：2。
[0019]在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤2)中的水和步骤1)中的水的质量比为25～50：25～50。
[0020]在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤3)中，所述步骤1)的溶液A和步骤2)中的溶液B通过蠕动泵打入抛光盘中；优选的，所述蠕动泵的流速为0.1～3.0mL/s。
[0021]在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤3)中，所述抛光容器的转速为20～100rpm，抛光压力为100～800g/cm2。
[0022]在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤3)中，所述抛光液的pH值为1.0～14.0。
[0023]在本专利技术的一些实施方式中，步骤3)制备获得的所述抛光液按质量百分比计，包括：
[0024][0025]本专利技术另一方面提供本专利技术所述的抛光方法在氧化还原抛光体系中的用途，所述氧化还原抛光体系包括碳化硅、氮化硅、金属、砷化镓、硅中一种或多种的组合。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例1～6和对比例2不同进样方式的MnO2浓度随时间变化图。
具体实施方式
[0027]以下，详细说明具体公开了一种采用原位进料的抛光方法及用途的实施方式。
[0028]本申请所公开的“范围”以下限和上限的形式来限定，给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的，选定的下限和上限限定了特别范围的边界。这种方式进行限定的范围可以是包括端值或不包括端值的，并且可以进行任意地组合，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，如果针对特定参数列出了60
‑
120和80
‑
110的范围，理解为60
‑
110和80
‑
120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值1和2，和如果列出了最大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1
‑
3、1...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用原位进料的抛光方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：1)将磨粒、氧化剂、分散剂、pH调节剂、螯合剂、水混合，以提供溶液A；其中，所述氧化剂包括第一氧化剂和第二氧化剂；2)将还原剂溶于水中，以提供溶液B；3)将步骤1)的溶液A和步骤2)中的溶液B分别打入抛光盘中原位混合，其中，所述还原剂将所述第一氧化剂还原生成催化剂，所述催化剂与所述溶液A中的其他组分混合制得抛光液，然后利用所述抛光液进行抛光。2.如权利要求1所述的采用原位进料的抛光方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述磨粒选自二氧化硅、氧化铝、二氧化铈、氧化锆、碳化硅、碳化硼、氮化硅和金刚石中的一种或多种的组合；和/或，所述磨粒的粒径为50nm～3000nm。3.如权利要求1所述的采用原位进料的抛光方法，其特征在于，步骤1)中，所述氧化剂选自高价锰酸盐、过氧化氢、过硫酸盐、硝酸铈铵、高碘酸、氯酸盐、溴酸盐、高铁酸盐、高锰酸盐、铬酸盐、高铬酸盐中的一种或多种的组合；优选的，所述高价锰酸盐选自高锰酸钾和/或锰酸钾；和/或，步骤1)中，所述第一氧化剂和第二氧化剂相同；和/或，步骤1)中，所述磨粒、第二氧化剂、分散剂、螯合剂、pH调节剂、水的质量比为1.0～30.0：0.1～10.0：0.01～1.0：0.01～1.0：0.01～1.0：25～50；和/或，步骤1)中，所述第一氧化剂和第二氧化剂的质量比为1～10：1～100。4.如权利要求1所述的采用原位进料的抛光方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述分散剂选自磷酸盐、有机磷酸盐、阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂、非离子表面活性剂中的一种或多种；优选的，所述磷酸盐选自六偏磷酸钠；所述有机磷酸盐选自二乙烯三胺五甲叉磷酸；所述阳离子表面活性剂选自聚二甲基二烯丙基氯化铵；所述阴离子表面活性剂选自聚丙烯酸钠。5.如权利要求1所述的采用原位进料的抛光方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述螯合剂选自乙二胺四乙酸二钠盐、有机磷酸盐...

【专利技术属性】
技术研发人员：张泽芳，张延风，
申请(专利权)人：上海映智研磨材料有限公司，
类型：发明
国别省市：