CN109705736A - 一种用于4h碳化硅晶片的抛光液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于4H碳化硅晶片的抛光液，包括以下重量份原料：纳米二氧化硅20‑40份，聚乙二醇1‑5份，立方碳化硼1‑5份，单晶金刚石1‑5份，土槿皮酸0.5‑2.5份，苯扎氯铵1‑6份，硬脂酸丁酯5‑10份，PH调节剂0.5‑2.5份，过硫酸铵0.5‑2.5份，去离子水40‑60份。所述的用于4H碳化硅晶片的抛光液的制备方法，包括以下步骤：按照重量比称取备用；将聚乙二醇、土槿皮酸、苯扎氯铵、硬脂酸丁酯、过硫酸铵和去离子水置于搅拌釜中，搅拌20‑30min，搅拌釜的搅拌速度为2800‑6500r/min；将纳米二氧化硅、立方碳化硼和单晶金刚石投入到搅拌釜中，搅拌10‑20min，搅拌釜的搅拌速度为600‑1200r/min；加入pH值调节剂，搅拌均匀，过滤后即得抛光液。本发明提高晶片清洗效率，降低划伤概率，从而提高4H碳化硅晶片抛光效果。
Description
技术领域
本发明涉及抛光液领域，具体是一种用于4H碳化硅晶片的抛光液及其制备方法。
背景技术
SiC作为C和Si唯一稳定的化合物，其晶格结构由致密排列的两个亚晶格组成，每个Si(或C)原子与周边包围的C(Si)原子通过定向的强四面体SP3键结合，虽然SiC的四面体键很强，但层错形成能量却很低，这一特点决定了SiC的多型体现象，已经发现SiC具有250多种多型体，每种多型体的C/Si双原子层的堆垛次序不同。最常见的多型体为立方密排的3C-SIC和六角密排的4H、6H-SiC。不同的多型体具有不同的电学性能与光学性能。SiC的禁带宽度为Si的2-3倍，热导率约为Si的4.4倍，临界击穿电场约为Si的8倍，电子的饱和漂移速度为Si的2倍。SiC的这些性能使其成为高频、大功率、耐高温、抗辐照的半导体器件的优选材料，可用于地面核反应堆系统的监控、原油勘探、环境监测及航空、航天、雷达、通讯系统和大功率的电子转换器及汽车马达等领域的极端环境中。另外，采用SiC所制备的发光二极管的辐射波长可以覆盖从蓝光到紫光的波段，在光信息显示系统及光集成电路等领域中具有广阔的应用前景。
现有技术中，4H碳化硅晶片所使用的抛光液在抛光中研磨剂易结晶，从而容易造成划伤。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于4H碳化硅晶片的抛光液及其制备方法和应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于4H碳化硅晶片的抛光液，包括以下重量份原料：纳米二氧化硅20-40份，聚乙二醇1-5份，立方碳化硼1-5份，单晶金刚石1-5份，土槿皮酸0.5-2.5份，苯扎氯铵1-6份，硬脂酸丁酯5-10份，PH调节剂0.5-2.5份，过硫酸铵0.5-2.5份，去离子水40-60份。
进一步的，一种用于4H碳化硅晶片的抛光液，包括以下重量份原料：纳米二氧化硅25-35份，聚乙二醇2-4份，立方碳化硼2-4份，单晶金刚石2-4份，土槿皮酸1-2份，苯扎氯铵2-5份，硬脂酸丁酯6-8份，PH调节剂1-2份，过硫酸铵1-2份，去离子水45-55份。
进一步的，一种用于4H碳化硅晶片的抛光液，包括以下重量份原料：纳米二氧化硅30份，聚乙二醇3份，立方碳化硼3份，单晶金刚石3份，土槿皮酸1.5份，苯扎氯铵4份，硬脂酸丁酯7份，PH调节剂1.5份，过硫酸铵1.5份，去离子水50份。
进一步的，所述立方碳化硼和单晶金刚石粒径为0.1微米-10微米。
所述的用于4H碳化硅晶片的抛光液的制备方法，包括以下步骤：
1)各原料组分按照重量比称取备用；
2)将聚乙二醇、土槿皮酸、苯扎氯铵、硬脂酸丁酯、过硫酸铵和去离子水置于搅拌釜中，搅拌20-30min，搅拌釜的搅拌速度为2800-6500r/min；
3)将纳米二氧化硅、立方碳化硼和单晶金刚石投入到搅拌釜中，搅拌10-20min，搅拌釜的搅拌速度为600-1200r/min；
4)加入pH值调节剂，搅拌均匀，过滤后即得抛光液。
进一步的，步骤2)中的搅拌温度为70-80℃。
进一步的，步骤3)中的搅拌温度为120-130℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本产品的成分选配可降低金属离子沾污晶片表面的几率，提高晶片清洗效率，可以有效降低在抛光过程中二氧化硅结晶，降低划伤概率，提高晶片表面质量；有效的解决抛光液的稳定性，可以增加4H碳化硅晶片抛光效果。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种用于4H碳化硅晶片的抛光液，包括以下重量份原料：纳米二氧化硅20份，聚乙二醇1份，立方碳化硼1份，单晶金刚石1份，土槿皮酸0.5份，苯扎氯铵1份，硬脂酸丁酯5份，PH调节剂0.5份，过硫酸铵0.5份，去离子水40份。
所述的用于4H碳化硅晶片的抛光液的制备方法，包括以下步骤：
1)各原料组分按照重量比称取备用；
2)将聚乙二醇、土槿皮酸、苯扎氯铵、硬脂酸丁酯、过硫酸铵和去离子水置于搅拌釜中，搅拌30min，搅拌釜的搅拌速度为6500r/min，搅拌温度为80℃；
3)将纳米二氧化硅、立方碳化硼和单晶金刚石投入到搅拌釜中，搅拌20min，搅拌釜的搅拌速度为1200r/min，搅拌温度为130℃；
4)加入pH值调节剂，搅拌均匀，过滤后即得抛光液。
实施例2
本发明实施例中，一种用于4H碳化硅晶片的抛光液，包括以下重量份原料：纳米二氧化硅25份，聚乙二醇2份，立方碳化硼2份，单晶金刚石2份，土槿皮酸1份，苯扎氯铵2份，硬脂酸丁酯6份，PH调节剂1份，过硫酸铵1份，去离子水45份。
所述的用于4H碳化硅晶片的抛光液的制备方法，包括以下步骤：
1)各原料组分按照重量比称取备用；
2)将聚乙二醇、土槿皮酸、苯扎氯铵、硬脂酸丁酯、过硫酸铵和去离子水置于搅拌釜中，搅拌30min，搅拌釜的搅拌速度为6500r/min，搅拌温度为80℃；
3)将纳米二氧化硅、立方碳化硼和单晶金刚石投入到搅拌釜中，搅拌20min，搅拌釜的搅拌速度为1200r/min，搅拌温度为130℃；
4)加入pH值调节剂，搅拌均匀，过滤后即得抛光液。
实施例3
本发明实施例中，一种用于4H碳化硅晶片的抛光液，包括以下重量份原料：纳米二氧化硅30份，聚乙二醇3份，立方碳化硼3份，单晶金刚石3份，土槿皮酸1.5份，苯扎氯铵4份，硬脂酸丁酯7份，PH调节剂1.5份，过硫酸铵1.5份，去离子水50份。
所述的用于4H碳化硅晶片的抛光液的制备方法，包括以下步骤：
1)各原料组分按照重量比称取备用；
2)将聚乙二醇、土槿皮酸、苯扎氯铵、硬脂酸丁酯、过硫酸铵和去离子水置于搅拌釜中，搅拌30min，搅拌釜的搅拌速度为6500r/min，搅拌温度为80℃；
3)将纳米二氧化硅、立方碳化硼和单晶金刚石投入到搅拌釜中，搅拌20min，搅拌釜的搅拌速度为1200r/min，搅拌温度为130℃；
4)加入pH值调节剂，搅拌均匀，过滤后即得抛光液。
实施例4
本发明实施例中，一种用于4H碳化硅晶片的抛光液，包括以下重量份原料：纳米二氧化硅35份，聚乙二醇4份，立方碳化硼4份，单晶金刚石4份，土槿皮酸2份，苯扎氯铵5份，硬脂酸丁酯8份，PH调节剂2份，过硫酸铵2份，去离子水55份。
所述的用于4H碳化硅晶片的抛光液的制备方法，包括以下步骤：
1)各原料组分按照重量比称取备用；
2)将聚乙二醇、土槿皮酸、苯扎氯铵、硬脂酸丁酯、过硫酸铵和去离子水置于搅拌釜中，搅拌30min，搅拌釜的搅拌速度为6500r/min，搅拌温度为80℃；
3)将纳米二氧化硅、立方碳化硼和单晶金刚石投入到搅拌釜中，搅拌20min，搅拌釜的搅拌速度为1200r/min，搅拌温度为130℃；
4)加入pH值调节剂，搅拌均匀，过滤后即得抛光液。
实施例5
本发明实施例中，一种用于4H碳化硅晶片的抛光液，包括以下重量份原料：纳米二氧化硅40份，聚乙二醇5份，立方碳化硼5份，单晶金刚石5份，土槿皮酸2.5份，苯扎氯铵6份，硬脂酸丁酯10份，PH调节剂2.5份，过硫酸铵2.5份，去离子水60份。
所述的用于4H碳化硅晶片的抛光液的制备方法，包括以下步骤：
1)各原料组分按照重量比称取备用；
2)将聚乙二醇、土槿皮酸、苯扎氯铵、硬脂酸丁酯、过硫酸铵和去离子水置于搅拌釜中，搅拌30min，搅拌釜的搅拌速度为6500r/min，搅拌温度为80℃；
3)将纳米二氧化硅、立方碳化硼和单晶金刚石投入到搅拌釜中，搅拌20min，搅拌釜的搅拌速度为1200r/min，搅拌温度为130℃；
4)加入pH值调节剂，搅拌均匀，过滤后即得抛光液。
实施例6
本发明实施例中，一种用于4H碳化硅晶片的抛光液，包括以下重量份原料：纳米二氧化硅30份，聚乙二醇3份，立方碳化硼3份，单晶金刚石3份，土槿皮酸1.5份，苯扎氯铵4份，硬脂酸丁酯7份，PH调节剂1.5份，过硫酸铵1.5份，去离子水50份。
所述的用于4H碳化硅晶片的抛光液的制备方法，包括以下步骤：
1)各原料组分按照重量比称取备用；
2)将聚乙二醇、土槿皮酸、苯扎氯铵、硬脂酸丁酯、过硫酸铵和去离子水置于搅拌釜中，搅拌20min，搅拌釜的搅拌速度为2800r/min，搅拌温度为70℃；
3)将纳米二氧化硅、立方碳化硼和单晶金刚石投入到搅拌釜中，搅拌100min，搅拌釜的搅拌速度为600r/min，搅拌温度为120℃；
4)加入pH值调节剂，搅拌均匀，过滤后即得抛光液。
结合实施例1-6，对4H碳化硅晶片进行5min的抛光处理并观察表面抛光效果，如下表所示：
表1
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 |
| 抛光效果 | 少量划痕 | 少量划痕 | 无划痕 | 无划痕 | 少量划痕 | 少量划痕 |
通过对比可以发现，实施例1-6在短时间的抛光使用后，其效果存在显著的差别，本产品的成分选配可降低金属离子沾污晶片表面的几率，提高晶片清洗效率，可以有效降低在抛光过程中二氧化硅结晶，降低划伤概率，提高晶片表面质量；有效的解决抛光液的稳定性，可以增加4H碳化硅晶片抛光效果。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种用于4H碳化硅晶片的抛光液，其特征在于，包括以下重量份原料：纳米二氧化硅20-40份，聚乙二醇1-5份，立方碳化硼1-5份，单晶金刚石1-5份，土槿皮酸0.5-2.5份，苯扎氯铵1-6份，硬脂酸丁酯5-10份，PH调节剂0.5-2.5份，过硫酸铵0.5-2.5份，去离子水40-60份。
2.根据权利要求1所述的一种用于4H碳化硅晶片的抛光液，其特征在于，包括以下重量份原料：纳米二氧化硅25-35份，聚乙二醇2-4份，立方碳化硼2-4份，单晶金刚石2-4份，土槿皮酸1-2份，苯扎氯铵2-5份，硬脂酸丁酯6-8份，PH调节剂1-2份，过硫酸铵1-2份，去离子水45-55份。
3.根据权利要求1所述的一种用于4H碳化硅晶片的抛光液，其特征在于，包括以下重量份原料：纳米二氧化硅30份，聚乙二醇3份，立方碳化硼3份，单晶金刚石3份，土槿皮酸1.5份，苯扎氯铵4份，硬脂酸丁酯7份，PH调节剂1.5份，过硫酸铵1.5份，去离子水50份。
4.根据权利要求1所述的一种用于4H碳化硅晶片的抛光液，其特征在于，所述立方碳化硼和单晶金刚石粒径为0.1微米-10微米。
5.一种如权利要求1～3任一所述的用于4H碳化硅晶片的抛光液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)各原料组分按照重量比称取备用；
2)将聚乙二醇、土槿皮酸、苯扎氯铵、硬脂酸丁酯、过硫酸铵和去离子水置于搅拌釜中，搅拌20-30min，搅拌釜的搅拌速度为2800-6500r/min；
3)将纳米二氧化硅、立方碳化硼和单晶金刚石投入到搅拌釜中，搅拌10-20min，搅拌釜的搅拌速度为600-1200r/min；
4)加入pH值调节剂，搅拌均匀，过滤后即得抛光液。
6.根据权利要求4所述的一种用于4H碳化硅晶片的抛光液的制备方法，其特征在于，步骤2)中的搅拌温度为70-80℃。
7.根据权利要求4所述的一种用于4H碳化硅晶片的抛光液的制备方法，其特征在于，步骤3)中的搅拌温度为120-130℃。
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