一种用于碳化硅晶片抛光液的组合物、抛光液及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及碳化硅晶片制造领域，公开了一种用于碳化硅晶片抛光液的组合物、抛光液及其制备方法和应用。该组合物中含有各自独立保存或者两者以上混合保存的以下组分：磨料、分散稳定剂、化学添加剂、湿润剂、纳米粉末、pH调节剂、水；所述磨料为氧化硅平均粒径为80

【技术实现步骤摘要】
一种用于碳化硅晶片抛光液的组合物、抛光液及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及碳化硅晶片制造领域，具体涉及一种用于碳化硅晶片抛光液的组合物、抛光液及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]作为新一代功率半导体材料，碳化硅(SiC)材料具有良好的热传导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率和高键合能等优异性能。因此由SiC材料制作的电子器件，能在高温、高辐射等极端环境下运作，充分实现电子器件的小型化、高效、节能的目标，在未来低碳环保型社会构建过程中，拥有巨大的应用和市场前景。
[0003]由于SiC材料的硬度高，其化学物理特性非常稳定，在SiC材料的超精密加工中，常规的化学机械抛光(CMP)方法，很难快速有效地改善晶片表面的质量。
[0004]目前碳化硅晶片具有碳(C)面(000
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1方向)和硅(Si)面(0001方向)两个特性差异极大的表面。
[0005]CN102337082A公开了一种6H
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SiC单晶片全局平面化的化学机械抛光液。它以球形微纳米颗粒为磨料，还包括分散稳定剂、添加剂、润滑剂，同时加入pH调节剂调至pH值为9.5
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13.5。该抛光液的去除率可控，抛光后晶片无损伤、平整度高，价格便宜，成本低。可用于硬脆性晶体材料中的CMP过程以及其他光学材料的精密化学机械抛光。但是，该抛光液需要现用现配，且对碳化硅晶片，尤其是对碳化硅晶片的碳面的抛光效果差。
[0006]所以为了满足晶片表面高质量的技术要求，需要对晶片两个面分别进行抛光研究，提出针对性的抛光方法。
[0007]此外，抛光液中常用的研磨颗粒为纳米金刚石颗粒，但是其价格昂贵并且容易造成表面划痕。
[0008]因此，需要一种在保证碳化硅晶片表面品质的基础上，还能提高加工速率，减少加工工序，达到节约资源、降低成本的目的抛光液。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的对碳化硅晶片的抛光难以满足行业内对碳化硅晶片碳面和硅面抛光的技术要求的问题。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种用于碳化硅晶片抛光液的组合物，该组合物中含有各自独立保存或者两者以上混合保存的以下组分：
[0011]磨料、分散稳定剂、化学添加剂、湿润剂、纳米粉末、pH调节剂、水；
[0012]所述磨料为氧化硅平均粒径为80
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120nm的纳米氧化硅水溶胶和平均粒径为10
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120nm的氧化铝中的至少一种；
[0013]所述纳米粉末的平均粒径为1
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5nm；
[0014]所述化学添加剂为过氧化氢或氧化铬；
[0015]以干基计，并以所述磨料、所述分散稳定剂、所述化学添加剂、所述湿润剂、所述纳米粉末、所述pH调节剂的总重量为基准，所述磨料的含量为5
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26wt％，所述分散稳定剂的含量为40
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60wt％，所述化学添加剂的含量为0.1
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10wt％，所述湿润剂的含量为0.1
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10wt％，所述纳米粉末的含量为0.1
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8wt％，所述pH调节剂的含量为0.01
‑
10wt％。
[0016]优选地，所述分散稳定剂选自六偏磷酸钠、聚乙烯醇、聚丙二醇中的至少一种。
[0017]优选情况下，所述湿润剂选自乙醇胺、1,3
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丁二醇和三乙醇胺中的至少一种。
[0018]优选地，所述pH调节剂选自乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、二羟乙基乙二胺、氢氧化钠、氢氧化钾、浓度为1.4
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1.8wt％的氨水中的至少一种。
[0019]本专利技术二方面提供一种制备碳化硅晶片抛光液的方法，该方法应用第一方面所述组合物中的各组分进行，包括：
[0020](1)将水、分散稳定剂和磨料进行接触混合I，得到混合物I；
[0021](2)将化学添加剂、湿润剂和所述混合物I进行接触混合II，得到混合物II；
[0022](3)将纳米粉末和所述混合物II进行接触混合III，得到抛光液；
[0023]其中，所述化学添加剂为过氧化氢或氧化铬。
[0024]优选情况下，在步骤(1)中，所述接触混合I的操作在超声的条件下进行，包括第一超声处理、第二超声处理、第三超声处理、第四超声处理；
[0025]其中，所述第一超声处理至少满足：频率为40
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60Hz，温度为20
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30℃，时间为5
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20min。
[0026]优选情况下，所述第二超声处理至少满足：频率为80
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120Hz，温度为20
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30℃，时间为5
‑
20min。
[0027]优选地，所述第三超声处理至少满足：频率为180
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220Hz，温度为20
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30℃，时间为5
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20min。
[0028]优选情况下，所述第四超声处理至少满足：频率为450
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550Hz，温度为20
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30℃，时间为5
‑
20min。
[0029]优选情况下，在步骤(2)中，所述接触混合II在超声的条件下进行，且至少满足：频率为40Hz，温度为20
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30℃，时间为2
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10min。
[0030]优选地，在步骤(3)中，所述接触混合III在超声的条件下进行，且至少满足：频率为30
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50Hz，温度为20
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30℃，时间为2
‑
10min。
[0031]优选情况下，所述化学添加剂为氧化铬；且使用pH调节剂将所述抛光液的pH调至3
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6.5，得到碳面抛光液。
[0032]优选情况下，所述化学添加剂为过氧化氢；且使用pH调节剂将所述抛光液的pH调至7.5
‑
11，得到硅面抛光液。
[0033]本专利技术三方面提供由第二方面所述的方法制备得到的碳化硅晶片抛光液。
[0034]本专利技术四方面提供第三方面所述的碳化硅晶片抛光液在清洗碳化硅晶片制造领域中的应用。
[0035]本专利技术提供的碳化硅晶片抛光液更新了抛光液的成分配比，对制备条件进行精度管控，使抛光液中的抛光颗粒不会形成团聚，最终提高碳化硅晶片表面抛光的质量，提高加工速率、减少加工工序，达到节约资源、降低成本的目的。
具体实施方式
[0036]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于碳化硅晶片抛光液的组合物，其特征在于，该组合物中含有各自独立保存或者两者以上混合保存的以下组分：磨料、分散稳定剂、化学添加剂、湿润剂、纳米粉末、pH调节剂、水；所述磨料为氧化硅平均粒径为80
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120nm的纳米氧化硅水溶胶和平均粒径为10
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120nm的氧化铝中的至少一种；所述纳米粉末的平均粒径为1
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5nm；所述化学添加剂为过氧化氢或氧化铬；以干基计，并以所述磨料、所述分散稳定剂、所述化学添加剂、所述湿润剂、所述纳米粉末、所述pH调节剂的总重量为基准，所述磨料的含量为5
‑
26wt％，所述分散稳定剂的含量为40
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60wt％，所述化学添加剂的含量为0.1
‑
10wt％，所述湿润剂的含量为0.1
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10wt％，所述纳米粉末的含量为0.1
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8wt％，所述pH调节剂的含量为0.01
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10wt％。2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述分散稳定剂选自六偏磷酸钠、聚乙烯醇、聚丙二醇中的至少一种；和/或所述湿润剂选自乙醇胺、1,3
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丁二醇和三乙醇胺中的至少一种；和/或所述pH调节剂选自乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、N
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(2
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羟乙基)乙二胺、氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。3.一种制备碳化硅晶片抛光液的方法，其特征在于，该方法应用权利要求1或2中所述组合物中的各组分进行，包括：(1)将水、分散稳定剂和磨料进行接触混合I，得到混合物I；(2)将化学添加剂、湿润剂和所述混合物I进行接触混合II，得到混合物II；(3)将纳米粉末和所述混合物II进行接触混合III，得到抛光液；其中，所述化学添加剂为过氧化氢或氧化铬。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述接触混合I的操作在超声的条件下进行，包括第一超声处理、第二超声处理、第三超声处理、第四超声处理；其中，所述第一超声处理至少满足：频率...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝唯佑，翟虎，林宏达，孙金梅，
申请(专利权)人：东旭科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：