基于摩擦磨损机理的单晶sic化学机械抛光液
【技术领域】
1.本发明涉及基于摩擦磨损机理的单晶sic化学机械抛光液技术领域，尤其涉及一种包含第二相二氧化硅研磨
颗粒的制备方法，有利于表面光滑度的提高。
背景技术：
2.与硅(si)器件相比，
碳化硅(sic)功率器件能有效实现电子系统的高效率、小型化和轻量化。碳化硅功率器件的能量损耗只有硅器件的50％，发热量也只有硅器件的50％，且有更高的电流密度。在相同功率等级下，碳化硅功率模块的体积显著小于硅功率模块。氮化硅是一种超硬物质，并且耐磨损；在其单晶形式下，碳化硅在室温下不受单一酸的侵蚀。碳化硅si面si原子有3个键牢牢与3个c原子相连，其中1个si原子暴露在外形成si的悬键，该键容易与外界其他原子反应而重构或者去除，尤其在碱性抛光液中，会削弱si与c之间的键，基片的si原子与氢氧根(oh-)发生硅氧化水反应。
3.在与二氧化硅研磨颗粒的抛光液相对滚动、滚滑过程中，晶圆与周围介质发生化学反应，并伴随着机械作用，表面疲劳而剥落，使晶圆表面受到冲蚀而产生磨损，当晶圆表面功能基团主要是si-o-si键时，其表面表现为疏水性。磨料颗粒的耐磨性与化学成分和微观组织有关，在碳化硅材料体系内加入特定含量的第二相能提高二氧化硅研磨颗粒的摩擦磨损性能。材料的摩擦磨损机制包括机械磨损、磨粒磨损、摩擦化学反应，由于sic第二相的作用，并且，其sic第二相表面为亲水基团氢氧根(oh-)，可增强其磨粒磨损和摩擦化学反应，本发明基于此而研发。
技术实现要素：
4.由于sic的高硬度和高化学稳定性，使用传统化学机械法的材料较难去除。为克服上述的技术问题，本发明提供了基于摩擦磨损机理的单晶sic化学机械抛光液。
5.本发明解决技术问题的方案是提供基于摩擦磨损机理的单晶sic化学机械抛光液技术领域，尤其涉及一种包含第二相的二氧化硅研磨颗粒的制备方法，包括如下步骤：
6.步骤s1：用ph为12的碱溶液处理
质量浓度为m1粒径d1为碳化硅颗粒，并充分搅拌后离心；
7.步骤s2：使用质量浓度为m2聚(氧乙烯)壬基苯基醚对离心后的碳化硅颗粒进行改性，室温下充分搅拌使其混合均匀；
8.步骤s3：使用质量浓度m3的聚碳硅烷处理，按照一定的升温速率，并在恒定温度t1搅拌速度r1连续搅拌t1小时；
9.步骤s4：将上述处理后的二氧化硅研磨颗粒分散在纯水中，加入质量浓度为m4的有机溶剂并调节ph值；
10.优选地，所述所述所述质量浓度m1为1-3wt％，粒径d1为0.01-0.1μm，质量浓度m2为2-5wt％，质量浓度m3为0.5-1wt％，升温速率为1-5℃/min，恒定温度t1为200-300℃，搅拌速度r1为100-600rpm，t1为12-36h，质量浓度m4为0.5-1.5wt％；
11.优选地，所述聚碳硅烷c：si为1:1至1.2：1；
12.优选地，所述抛光组合物的ph值优选为7至13，更优选为10至12；抛光组合物的ph值为10-12时，有利于表面光滑度提高；
13.优选地，所述溶剂包括但不限于甲苯、环己烷。
14.相对于现有技术，本发明具有如下优点：
15.由于sic第二相的作用，并且，其sic第二相表面为亲水基团氢氧根(oh-)，可增强其磨粒磨损和摩擦化学反应。
【附图说明】
16.图1是本发明基于摩擦磨损机理的单晶sic化学机械抛光液的流程示意图。
17.图2为本发明碳化硅磨料扫描电镜图。
【具体实施方式】
18.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
19.请参阅图1，本发明解决技术问题的方案是提供基于摩擦磨损机理的单晶sic化学机械抛光液技术领域，尤其涉及一种包含第二相的二氧化硅研磨颗粒的制备方法，包括如下步骤：
20.步骤s1：用ph为12的碱溶液处理质量浓度为m1粒径d1为碳化硅颗粒，并充分搅拌后离心；
21.步骤s2：使用质量浓度为m2聚(氧乙烯)壬基苯基醚对离心后的碳化硅颗粒进行改性，室温下充分搅拌使其混合均匀；
22.步骤s3：使用质量浓度m3的聚碳硅烷处理，按照一定的升温速率，并在恒定温度t1搅拌速度r1连续搅拌t1小时；
23.步骤s4：将上述处理后的二氧化硅研磨颗粒分散在纯水中，加入质量浓度为m4的有机溶剂并调节ph值；
24.在本发明的步骤s1中，所述质量浓度m1为1-3wt％，粒径d1为0.01-0.1μm；
25.在本发明的步骤s2中，质量浓度m2为2-5wt％；
26.在本发明的步骤s3中，质量浓度m3为0.5-1wt％，升温速率为1-5℃/min，恒定温度t1为200-300℃，搅拌速度r1为100-600rpm，t1为12-36h；
27.在本发明的步骤s3中，所述聚碳硅烷c：si为1:1至1.2：1；
28.在本发明的步骤s4中，质量浓度m4为0.5-1.5wt％；
29.在本发明的步骤s4中，所述抛光组合物的ph值优选为7至13，更优选为10至12；抛光组合物的ph值为10-12时，有利于表面光滑度提高；
30.在本发明的步骤s4中，所述有机溶剂包括但不限于甲苯、环己烷等。
31.在本发明实施例中，提供进一步具体实施例，结合表1，具体如下：
32.1、第一具体实施例：
33.用ph＝12氨水溶液处理质量浓度为2wt％粒径0.1μm碳化硅颗粒，并充分搅拌后离
心备用；使用质量浓度为2wt％聚(氧乙烯)壬基苯基醚对离心后的碳化硅颗粒进行改性，室温下充分搅拌使其混合均匀；使用质量浓度1wt％的聚碳硅烷(碳硅比1:1)处理，按照1℃/min的速率升温，并在250℃恒定搅拌速度200rpm连续搅拌0.1小时；将上述处理后的二氧化硅研磨颗粒分散在纯水中，加入质量浓度为1.5wt％的有机溶剂并调节ph值至12。
34.2、第二具体实施例：
35.用ph＝12氨水溶液处理质量浓度为2wt％粒径0.5μm碳化硅颗粒，并充分搅拌0.5h后离心备用；使用质量浓度为1wt％聚(氧乙烯)壬基苯基醚对离心后的碳化硅颗粒进行改性，室温下充分搅拌12小时使其混合均匀；使用质量浓度1wt％的聚碳硅烷(碳硅比1:1)处理，按照1℃/min的速率升温，并在250℃恒定搅拌速度200rpm连续搅拌0.2小时；将上述处理后的二氧化硅研磨颗粒分散在纯水中，加入质量浓度为2wt％的有机溶剂并调节ph值至12。
36.3、第三具体实施例：
37.用ph＝12氨水溶液处理质量浓度为1.5wt％粒径0.03μm碳化硅颗粒，并充分搅拌后离心备用；使用质量浓度为2wt％聚(氧乙烯)壬基苯基醚对离心后的碳化硅颗粒进行改性，室温下充分搅拌使其混合均匀；使用质量浓度2wt％的聚碳硅烷(碳硅比1.2:1)处理，按照1℃/min的速率升温，并在250℃恒定搅拌速度200rpm连续搅拌0.5小时；将上述处理后的二氧化硅研磨颗粒分散在纯水中，加入质量浓度为2wt％的有机溶剂并调节ph值至12。
38.4、第四具体实施例：
39.用ph＝12氨水溶液处理质量浓度为1wt％粒径0.5μm碳化硅颗粒，并充分搅拌后离心备用；使用质量浓度为2wt％聚(氧乙烯)壬基苯基醚对离心后的碳化硅颗粒进行改性，室温下充分搅拌使其混合均匀；使用质量浓度2wt％的聚碳硅烷(碳硅比1.2:1)处理，按照2℃/min的速率升温，并在250℃恒定搅拌速度300rpm连续搅拌0.2小时；将上述处理后的二氧化硅研磨颗粒分散在纯水中，加入质量浓度为2wt％的有机溶剂并调节ph值至11。
40.5、第五具体实施例：
41.用ph＝12氨水溶液处理质量浓度为0.5wt％粒径0.5μm碳化硅颗粒，并充分搅拌后离心备用；使用质量浓度为2wt％聚(氧乙烯)壬基苯基醚对离心后的碳化硅颗粒进行改性，室温下充分搅拌使其混合均匀；使用质量浓度2wt％的聚碳硅烷(碳硅比1.2:1)处理，按照5℃/min的速率升温，并在250℃恒定搅拌速度500rpm连续搅拌0.1小时；将上述处理后的二氧化硅研磨颗粒分散在纯水中，加入质量浓度为2wt％的有机溶剂并调节ph值至11。
42.表1第一具体实施例至第五具体实施例比对
[0043][0044][0045][0046]
表2第一具体实施例至第五具体实施例试样比对
[0047]
相对于现有技术，本发明具有如下优点：
[0048]
由于来自聚碳硅烷的碳化硅第二相的作用，并且，其sic第二相表面为亲水基团氢
氧根(oh-)，可增强其磨粒磨损和摩擦化学反应。
[0049]
图2为包含第二相的二氧化硅研磨颗粒的扫描电镜图。
[0050]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含在本发明的专利保护范围内。
技术特征：
1.一种基于摩擦磨损机理的单晶sic化学机械抛光液，其特征在于，所述抛光液制备方法包括如下步骤：步骤s1：用ph为12的碱溶液处理质量浓度为m1粒径d1为碳化硅颗粒，并充分搅拌后离心；步骤s2：使用质量浓度为m2聚(氧乙烯)壬基苯基醚对离心后的碳化硅颗粒进行改性，室温下充分搅拌使其混合均匀；步骤s3：使用质量浓度m3的聚碳硅烷处理，按照一定的升温速率，并在恒定温度t1搅拌速度r1连续搅拌t1小时；步骤s4：将上述处理后的二氧化硅研磨颗粒分散在纯水中，加入质量浓度为m4的有机溶剂并调节ph值。2.如权利要求1所述的基于摩擦磨损机理的单晶sic化学机械抛光液，其特征在于：所述质量浓度m1为1-3wt％，粒径d1为0.01-0.1μm。3.如权利要求1所述的基于摩擦磨损机理的单晶sic化学机械抛光液，其特征在于：所述质量浓度m2为2-5wt％，质量浓度m3为0.5-1wt％，升温速率为1-5℃/min，恒定温度t1为200-300℃，搅拌速度r1为100-600rpm，t1为0.1-0.5h，质量浓度m4为0.5-1.5wt％。4.如权利要求1所述的基于摩擦磨损机理的单晶sic化学机械抛光液，其特征在于：所述聚碳硅烷碳硅比为1:1至1.2：1。5.如权利要求1所述的基于摩擦磨损机理的单晶sic化学机械抛光液，其特征在于：所述抛光组合物的ph值优选为7至13，更优选为10至12；抛光组合物的ph值为10-12时，有利于表面光滑度提高。6.如权利要求1所述的基于摩擦磨损机理的单晶sic化学机械抛光液，其特征在于：所述有机溶剂包括但不限于甲苯、环己烷。
技术总结
本发明涉及基于摩擦磨损机理的单晶SiC化学机械抛光液技术领域，尤其涉及一种包含第二相二氧化硅研磨颗粒的制备方法，包括如下步骤：步骤S1：用PH为12的碱溶液处理质量浓度为m1粒径d1为碳化硅颗粒，并充分搅拌后离心；步骤S2：使用质量浓度为m2聚(氧乙烯)壬基苯基醚对离心后的碳化硅颗粒进行改性，室温下充分搅拌使其混合均匀；步骤S3：使用质量浓度m3的聚碳硅烷处理，按照一定的升温速率，并在恒定温度T1搅拌速度r1连续搅拌t1小时；步骤S4：将上述处理后的二氧化硅研磨颗粒分散在纯水中，加入质量浓度为m4的有机溶剂并调节PH值；本发明的基于摩擦磨损机理的单晶SiC化学机械抛光液，使得制成的抛光液的摩擦磨损性能得到提高。高。高。
技术研发人员：
徐梅生 肖辉亚 黄灿容 马楠楠 李光 侯康生 韦苏琳
受保护的技术使用者：
深圳市永霖科技有限公司
技术研发日：
2022.06.20
技术公布日：
2022/9/27
