CN106967386A - 一种水性碳化硅晶片研磨液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水性碳化硅晶片研磨液，所述研磨液包括以下重量份的组分：碳化硼微粉8‑35份、添加剂0.1‑3份、PH调节剂0.05‑1份和纯水或去离子水63‑90份。本申请的水性碳化硅晶片研磨液研磨速率高、稳定性能好、使用寿命长、且所加工产品的表面无划痕、平整度较好，并提供其制备方法。
Description
技术领域
本发明属于碳化硅晶片研磨技术领域，具体涉及一种水性碳化硅晶片研磨液及其制备方法。
背景技术
碳化硅单晶研磨是制作单晶衬底过程中不可缺少的环节或过程，由于碳化硅非常坚硬，如何快速、有效地去除切割锯痕，以及获得较好的平整度，是碳化硅晶片从业者所期盼的。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种水性碳化硅晶片研磨液，其研磨速率高、稳定性能好、使用寿命长、且所加工产品的表面无划痕、平整度较好；本发明的另一目的在于提供一种水性碳化硅晶片研磨液的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种水性碳化硅晶片研磨液，所述研磨液包括以下重量份的组分：
碳化硼微粉8-35份、添加剂0.1-3份、PH调节剂0.05-1份和纯水或去离子水63-90份。
进一步，所述碳化硼微粉的粒径为20-80微米。
进一步，所述碳化硼微粉的晶体结构为菱方形。
进一步，所述添加剂是由含有醚醇类非离子表面活性剂、含有氮化合物的螯合剂、含异丙醇的助清洗剂、含二甲基硅油或矿物质油的防锈剂按一定比例混合而成的液体。
进一步，所述PH调节剂为碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化铵的一种或多种的混合物。
一种水性碳化硅晶片研磨液的制备方法，所述方法包括如下步骤：
1)先将一定量的纯水或去离子水加入搅拌桶；
2)启动搅拌电机；
3)将一定重量的碳化硼微粉徐徐加入搅拌桶中进行搅拌，使粉、基液混合均匀；
4)向混合液中先后加入添加剂和PH调节剂，继续搅拌，直至研磨液制作完成。
进一步，步骤2)中电极的转速为50-200RPM。
进一步，步骤3)中搅拌的时间为5-10分钟。
进一步，步骤4)中搅拌的时间为5-10分钟；制作完成的研磨液的PH值为7.8-9。
本发明具有以下有益技术效果：
本研磨液不仅循环使用寿命长、稳定性好，而且能够提高碳化硅晶片的研磨速率，同时研磨后的晶片在日光灯下无可见划痕(在50倍显微镜下只有少量的轻微短划伤)，晶片表面易清洗处理、晶片平整度非常好。此外，本研磨液无人体有害成分，废液处理简单，有利于环保。
本发明的水性碳化硼研磨液，在使用过程中处于不停地搅拌状态，避免了碳化硼的聚集沉淀，增加了碳化硼在溶剂里的分散性，从而提高了研磨速率，实验表明，平均去除率达到2.8μm/min；同时研磨完毕，测试碳化硅晶片表面平整度为：TTV≤5.2μm。
另外，由于本发明的碳化硼研磨液的稳定性好，一次配液可连续加工40-50盘，每盘的完好率为100％，大大降低研磨碎片风险，提高了加工效率。按本发明配置好的碳化硼研磨液，其有效期长达20-30天。
具体实施方式
下面，参考实施例对本发明进行更全面的说明。然而，本发明可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本发明全面和完整，并将本发明的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。
本发明提供了一种水性碳化硅晶片研磨液，该研磨液包括以下重量份的组分：碳化硼微粉8-35份、添加剂0.1-3份、PH调节剂0.05-1份和纯水或去离子水63-90份。
碳化硼微粉的粒径为20-80微米。碳化硼微粉的晶体结构为菱方形。
添加剂是由含有醚醇类非离子表面活性剂、含有氮化合物的螯合剂、含异丙醇的助清洗剂、含二甲基硅油或矿物质油的防锈剂按一定比例混合而成的液体。PH调节剂为碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化铵的一种或多种的混合物。
本发明还提供了一种水性碳化硅晶片研磨液的制备方法，该方法包括如下步骤：
1)先将一定量的纯水或去离子水加入搅拌桶；2)启动搅拌电机；3)将一定重量的碳化硼微粉徐徐加入搅拌桶中进行搅拌，使粉、基液混合均匀；4)向混合液中先后加入添加剂和PH调节剂，继续搅拌，直至研磨液制作完成。
步骤2)中电极的转速为50-200RPM。步骤3)中搅拌的时间为5-10分钟。步骤4)中搅拌的时间为5-10分钟；制作完成的研磨液的PH值为7.8-9。
下面的表1提供8组实验数据，表中的数据为所用不同粒径原料的重量份。
表1中的各组实验数据，其配制步骤如下：A、先将去离子水或纯水注入到搅拌容器内；B、再将不同粒径的碳化硼微粉按一定比例徐徐加入到搅拌容器内，同时不停地搅拌5-10分钟，使碳化硅粉与水充分混合均匀C、向混合液中加入添加剂，在密闭容器中，以50-200RPM的转速继续搅拌；D、继续向容器中加入PH调节剂，转速不变，搅拌5-10分钟，即得PH值为7.8-9的高效碳化硼研磨液。
表1
采用上述实验1配制出的高效碳化硼研磨液，对碳化硅晶片进行研磨后，晶片表面平整度TTV、平均良率及去除率数据以及研磨过程的工艺条件如下：
研磨机：ZJ-950型双面研磨机；
研磨的晶片：碳化硅4寸晶片；
同组晶片数量：35pcs；
单位压力：135KPa；
双面速比：10:30:5:18；
研磨时间：20min；
研磨液流量：500-700ml/min；
研磨后，对碳化硅晶片进行超声清洗、烘干、测量厚度。通过测厚仪测量碳化硅晶片的厚度差来求去除数率，并对所有晶片进行测量，求取平均值得到去除率；用美国进口测平仪对所有晶片进行测量，得到平整度。
结果显示，碳化硅晶片用碳化硼研磨液研磨后，完好率为100％，平均去除率为2.8μm/min，晶片表面平整度TTV≤5.2，完全满足进一步加工工艺的要求，并大大节约研磨成本。
采用表1中实验1-8配制出的碳化硼研磨液对碳化硅晶片进行研磨后的效果见下面表2：
表2
从以上实验数据可以看出本发明的高效碳化硼研磨液，适用于碳化硅晶片的粗研磨加工。
上面所述只是为了说明本发明，应该理解为本发明并不局限于以上实施例，符合本发明思想的各种变通形式均在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种水性碳化硅晶片研磨液，其特征在于，所述研磨液包括以下重量份的组分：
碳化硼微粉8-35份、添加剂0.1-3份、PH调节剂0.05-1份和纯水或去离子水63-90份。
2.根据权利要求1所述的水性碳化硅晶片研磨液，其特征在于，所述碳化硼微粉的粒径为20-80微米。
3.根据权利要求1所述的水性碳化硅晶片研磨液，其特征在于，所述碳化硼微粉的晶体结构为菱方形。
4.根据权利要求1所述的水性碳化硅晶片研磨液，其特征在于，所述添加剂是由含有醚醇类非离子表面活性剂、含有氮化合物的螯合剂、含异丙醇的助清洗剂、含二甲基硅油或矿物质油的防锈剂按一定比例混合而成的液体。
5.根据权利要求1所述的水性碳化硅晶片研磨液，其特征在于，所述PH调节剂为碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化铵的一种或多种的混合物。
6.一种权利要求1-5任一所述的水性碳化硅晶片研磨液的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
1)先将一定量的纯水或去离子水加入搅拌桶；
2)启动搅拌电机；
3)将一定重量的碳化硼微粉徐徐加入搅拌桶中进行搅拌，使粉、基液混合均匀；
4)向混合液中先后加入添加剂和PH调节剂，继续搅拌，直至研磨液制作完成。
7.根据权利要求6所述的水性碳化硅晶片研磨液的制备方法，其特征在于，步骤2)中电极的转速为50-200RPM。
8.根据权利要求6所述的水性碳化硅晶片研磨液的制备方法，其特征在于，步骤3)中搅拌的时间为5-10分钟。
9.根据权利要求6所述的水性碳化硅晶片研磨液的制备方法，其特征在于，步骤4)中搅拌的时间为5-10分钟；制作完成的研磨液的PH值为7.8-9。
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