CN114479674B - 一种用于锗晶片化学机械抛光的精抛光液和精抛光方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及锗晶片加工技术领域，具体公开了一种用于锗晶片化学机械抛光的精抛光液和精抛光方法。用于锗晶片化学机械抛光的精抛光液，其由包含以下原料制备而成：改性石墨烯粉、微囊化相变材料、改性二氧化硅粉、聚苯乙烯微球、两性表面活性剂、非离子表面活性剂、硅烷偶联剂、二氯异氰尿酸钠、氟化铵、碳酸氢钠、硫酸钠、水；改性石墨烯粉为二氧化硅、银、硅烷偶联剂对石墨烯处理得到；改性二氧化硅粉为明胶、硅烷偶联剂对二氧化硅处理得到。该精抛光液，通过原料之间的协同作用，不仅降低磷对环境的影响，而且还降低锗晶片抛光处理后的表面粗糙度，提高锗晶片抛光处理的整体性能，满足市场需求。
Description
技术领域
本申请涉及锗晶片加工技术领域，更具体地说，它涉及一种用于锗晶片化学机械抛光的精抛光液和精抛光方法。
背景技术
锗是重要的间接跃迁型半导体材料之一，其具有较高的电子迁移率以及空穴迁移率，已被广泛应用于航空航天等领域。而且，锗单晶衬底上外延的砷化镓太阳能电池具有耐高温、光电转化效率高、抗太空辐射能力强、可靠性强、寿命长等优点。
锗晶片作为半导体衬底，其加工过程需要经过单晶生长、晶棒加工、切片、倒角、研磨、抛光、清洗、钝化等过程。在锗晶片的抛光过程中，一般采用化学机械抛光，化学机械抛光是在不断喷淋抛光液下，对锗晶片进行机械抛光，此时，抛光液是影响锗晶片性能的一个重要因素。
目前，授权公告号为CN102009385B的专利公开了一种半导体晶片的化学机械抛光方法，抛光液为一种浓度为2.5-4.5wt%的水溶液，抛光液中除水之外成分的重量份组成为：二氯异氰尿酸盐10-25份、三聚磷酸盐15-30份、碳酸氢盐2-8 份、无水硫酸盐15-30份。该抛光液能够显著降低晶片表面的杂质金属离子含量。但是，申请人发现，利用该抛光液对锗晶片进行抛光处理时，抛光后锗晶片的表面粗糙度为0.64nm，抛光后锗晶片表面粗糙度大于0.5nm，而且抛光液中含有较多的磷，对环境具有一定的影响。因此，急需研究一种环保且降低锗晶片表面粗糙度的精抛光液。
发明内容
为了降低磷对环境的影响，以及降低锗晶片表面粗糙度，提高锗晶片抛光处理效果，本申请提供一种用于锗晶片化学机械抛光的精抛光液和精抛光方法。
第一方面，本申请提供一种用于锗晶片化学机械抛光的精抛光液，采用如下的技术方案：
一种用于锗晶片化学机械抛光的精抛光液，精抛光液由包含以下重量份的原料制备而成：改性石墨烯粉9-11份、微囊化相变材料7-9份、改性二氧化硅粉10-15份、聚苯乙烯微球5-7份、两性表面活性剂15-25份、非离子表面活性剂10-20份、硅烷偶联剂2-4份、二氯异氰尿酸钠6-11份、氟化铵8-12份、碳酸氢钠4-6份、硫酸钠1-3份、水1000-2000份；
所述改性石墨烯粉为二氧化硅、银、硅烷偶联剂对石墨烯处理得到；所述改性二氧化硅粉为明胶、硅烷偶联剂对二氧化硅处理得到。
通过采用上述技术方案，利用精抛光液原料之间的协同作用，使抛光后锗晶片的粗糙度≤0.21nm，大于0.3μm颗粒数≤5个，提高锗晶片抛光处理的整体性能，满足市场需求。
本申请中，在精抛光液的原料中加入微囊化相变材料，微囊化相变材料能够根据精抛光液的温度发生相变，有效的提高精抛光液温度的稳定性，降低精抛光液在使用中出现温度过高或过低的情况，进而降低精抛光液因温度过高而对锗晶片表面造成损伤，提高精抛光液使用的稳定性。加入改性石墨烯粉，不仅能够起到抛光的作用，而且还具有良好的导热性，便于精抛光液的导热、散热。利用改性石墨烯粉、微囊化相变材料之间的协同作用，能够提高微囊化相变材料的使用效果。同时，石墨烯经过二氧化硅、银、硅烷偶联剂进行处理，在石墨烯的表面包覆二氧化硅，提高石墨烯的机械强度，降低石墨烯在使用时出现破损的情况，且利用硅烷偶联剂，不仅增加石墨烯和二氧化硅连接的稳定性，而且还提高石墨烯于精抛光液的分散性，还利用银负载在二氧化硅、石墨烯的孔隙内，降低二氧化硅对石墨烯导热性的影响，利用二氧化硅、石墨烯、银之间的协同作用，提高改性石墨烯粉的使用效果，降低抛光后锗晶片表面的粗糙度，提高锗晶片抛光后的整体性能。
在精抛光液的原料中加入改性二氧化硅粉，二氧化硅经过明胶、硅烷偶联剂进行处理，在二氧化硅的表面包覆明胶，利用明胶有效的降低二氧化硅表面硬度，使改性二氧化硅粉不仅起到良好的抛光作用，而且还降低抛光后锗晶片表面出现划伤，提高精抛光液的使用效果。加入聚苯乙烯微球，聚苯乙烯微球不仅起到良好的抛光作用，而且也能够降低抛光锗晶片表面出现划伤。利用改性二氧化硅粉、聚苯乙烯微球之间的协同作用，不仅提高精抛光液的抛光效果，而且提高精抛光液的流动性，结合改性石墨烯粉，进一步提高精抛光液的抛光效果，降低抛光后抛光锗晶片表面粗糙度，提高抛光后锗晶片的整体性能，满足市场需求。
在精抛光液的原料中加入两性表面活性剂、非离子表面活性剂、氟化铵，不仅起到良好的清洗作用，而且还能够降低精抛光液的表面张力，降低精抛光液和锗晶片的界面张力，两性表面活性剂还具有良好的增溶性，提高精抛光液的稳定性，氟化铵能够持续不断的提供氢氧根离子，提高精抛光液的清洗效果。利用两性表面活性剂、非离子表面活性剂、氟化铵之间的协同作用，不仅起到良好清洗的效果，而且还提高精抛光液的流动性，降低抛光后锗晶片表面的粗糙度。
可选的，所述改性石墨烯粉采用以下方法制备：
Sa、在浓硫酸中加入高锰酸钾，混合均匀，然后加入石墨烯，在温度为40-50℃下，超声分散30-40min，搅拌处理3-4h，离心分离，取滤渣，得到固体物A；
Sb、在水中加入硅烷偶联剂，混合均匀，然后加入固体物A，在温度为40-50℃下，超声分散30-40min，搅拌处理1-2h，得到混合物；
Sc、在不断搅拌下，调节混合物的pH值为11-12，然后升温至40-50℃，加入硝酸银溶液，然后加入正硅酸乙酯、乙酸乙酯，继续搅拌处理8-10h，离心分离，取滤渣，得到初成品；
Sd、在惰性气体保护下，将初成品升温至500-550℃，保温处理3-4h，降温，得到半成品；
Se、在水中加入硅烷偶联剂，混合均匀，然后加入半成品，在温度为40-50℃下，超声分散20-40min，搅拌处理2-3h，离心分离，取滤渣，烘干，得到改性石墨烯粉。
通过采用上述技术方案，首先利用浓硫酸、高锰酸钾对石墨烯进行酸处理，有效的增加石墨烯表面的活性基团，然后将步骤Sb中的硅烷偶联剂包覆在石墨烯表面。之后利用正硅酸乙酯的水解，在石墨烯的表面形成二氧化硅，二氧化硅也包覆在石墨烯表面，与此同时，石墨烯表面包覆有二氧化硅、硅烷偶联剂。同时，待加入正硅酸乙酯时，还加入了硝酸银，部分硝酸银随同二氧化硅包覆在石墨烯表面，部分硝酸银则吸附在二氧化硅表面，此时得到初成品。然后在温度为500-550℃下保温处理，不仅能够除去初成品中的水分，而且硝酸银分解形成银，从而使银负载在二氧化硅、石墨烯的孔隙内。最后将步骤Se中的硅烷偶联剂包覆在二氧化硅的表面。
本申请中，利用步骤Sb中的硅烷偶联剂对石墨烯进行处理，待二氧化硅包覆石墨烯时，由于石墨烯表面含有硅烷偶联剂，硅烷偶联剂起到连接、架桥的作用，能够有效的增加二氧化硅和石墨烯之间的作用力，提高二氧化硅和石墨烯之间的连接强度，而且还能够有效的增加二氧化硅于石墨烯表面的包覆量。而且，利用步骤Se中的硅烷偶联剂对半成品进行处理，增加半成品表面的活性基团，提高石墨烯于精抛光液中的分散性。同时，由于加入正硅酸乙酯时，还加入了硝酸银，进一步将硝酸银分解为银，使银负载在二氧化硅、石墨烯的孔隙内，降低二氧化硅对石墨烯导热性的影响，利用二氧化硅、石墨烯、银之间的协同作用，提高精抛光液的导热、散热效果，也提高改性石墨烯的使用效果，降低抛光后锗晶片表面的粗糙度。而且，在上述范围内进行选择时，其使用效果的影响在可预期范围内。
可选的，步骤Sa中，浓硫酸、高锰酸钾、石墨烯的重量配比为(50-60):(0.5-1.5):1；
步骤Sb中，水、硅烷偶联剂、石墨烯的重量配比为(30-50):(0.3-0.5):1；
步骤Sc中，硝酸银溶液、正硅酸乙酯、乙酸乙酯、石墨烯的重量配比为(0.2-0.3):(0.5-0.7):(1-1.5):1，且硝酸银溶液的质量分数为10-30%；
步骤Sd中，水、硅烷偶联剂、石墨烯的重量配比为(30-50):(0.7-0.9):1。
通过采用上述技术方案，对改性石墨烯粉的原料、配比进行优化，便于改性石墨烯粉的加工和制备，且在上述范围内进行选择时，其使用效果的影响在可预期的范围内。
可选的，所述改性二氧化硅粉采用以下方法制备：
S1、在水中加入氯化钠，混合均匀，然后加入明胶，升温至50-60℃，搅拌处理1-3h，加入冰醋酸调节pH值为3-4，得到混合物；
S2、在水中加入无水乙醇，混合均匀，升温至50-60℃，然后加入二氧化硅，超声分散30-40min，搅拌处理1-2h，加入冰醋酸调节pH值为3-4，之后加入硅烷偶联剂、DL-甘油醛，搅拌处理3-4h，然后加入混合物，搅拌处理9-10h，离心分离，取滤渣，烘干，得到改性二氧化硅粉。
通过采用上述技术方案，利用明胶对二氧化硅进行处理，部分明胶深入二氧化硅内部，部分明胶包覆在二氧化硅表面，利用明胶有效的降低二氧化硅表面硬度，使改性二氧化硅粉不仅起到良好的抛光作用，而且还降低抛光锗晶片表面出现划伤，提高精抛光液的抛光效果，而且还能够提高精抛光垫的使用寿命。
可选的，步骤S1中，水、氯化钠、明胶的重量配比为(5-15):(0.1-0.3):1；
步骤S2中，水、无水乙醇、硅烷偶联剂、DL-甘油醛、二氧化硅、明胶的重量配比为(5-15):(0.1-0.3):(0.05-0.15):(0.05-0.15):(0.4-0.6):1。
通过采用上述技术方案，对改性二氧化硅粉的原料、配比进行优化，便于改性二氧化硅粉的加工和制备，且在上述范围内进行选择时，其使用效果的影响在可预期的范围内。
可选的，所述改性石墨烯粉中使用的硅烷偶联剂、改性二氧化硅粉中使用的硅烷偶联剂和精抛光液原料中使用的硅烷偶联剂相同。
通过采用上述技术方案，不仅便于改性石墨烯粉、改性二氧化硅粉的制备，而且还能够提高改性石墨烯粉、改性二氧化硅粉于精抛光液中的分散性、稳定性，提高精抛光液存储的稳定性。
可选的，所述微囊化相变材料为相变材料MPCM25。
通过采用上述技术方案，相变材料MPCM25为白色粉末，采用生物质相变蜡为芯材、高分子三聚氰胺脲醛树脂为壳材，包裹率为90%。相变材料MPCM25的相变温度为25℃、潜热值为180-200焦耳/克、粒径大小为1.5微米、耐高温为150-180℃。本申请中采用相变材料MPCM25，待温度大于25℃时，生物质相变蜡吸收热量发生熔化，待温度小于25℃时，生物质相变蜡放出热量发生固化，虽然生物质相变蜡发生固液相变，但是高分子三聚氰胺脲醛树脂包覆在生物质相变蜡外周面，能够有效的对生物质相变蜡与精抛光液的其他原料起到隔离的作用，降低生物质相变蜡发生析出的情况。本申请中，利用相变材料MPCM25中生物质相变蜡、高分子三聚氰胺脲醛树脂之间的协同作用，不仅能够有效的提高精抛光液温度的稳定，而且还提高精抛光液存储的稳定性，提高精抛光液的使用效果。
进一步的，两性表面活性剂为烷基羟乙基单钠盐，烷基羟乙基单钠盐为N-(2-羟乙基)-N-(2-乙基己基)-β-丙氨酸单钠盐、N-(2-羟乙基)-N-(辛基)-β-丙氨酸单钠盐、N-(2-羟乙基)-N-(2-乙基己基)-β-丙氨酸单钠盐中的一种或几种。烷基羟乙基单钠盐具有良好的增溶性，增溶效果可达到50%，能够有效的提高精抛光液的稳定性，还能够降低抛光后锗晶片表面的粗糙度。且两性表面活性剂在上述范围内进行选择时，两性表面活性剂使用效果的影响在可预期的范围内。
再进一步的，非离子表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或几种。辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚具有成本低、原料易得的优点，且非离子表面活性剂在上述范围内进行选择时，非离子表面活性剂使用效果的影响在可预期的范围内。
可选的，所述聚苯乙烯微球在使用前进行以下预处理：
SA、在水中加入浓盐酸，混合均匀，然后加入环氧氯丙烷、聚乙二醇、聚苯乙烯微球，升温至60-70℃，超声分散30-40min，搅拌处理1-2h，离心分离，取滤渣，得到固体物B；
SB、在惰性气体保护下，于1,4-二氧六环中加入固体物B，升温至60-70℃，超声分散30-40min，搅拌处理2-3h，然后加入四丁基溴化铵、2-羟基乙胺、氢氧化钠，搅拌处理6-8h，离心分离，取滤渣，烘干，得到固体物C；
SC、将固体物C摊铺在平面，且利用紫外光辐照处理30-40min，完成聚苯乙烯微球的预处理。
通过采用上述技术方案，利用环氧氯丙烷在聚苯乙烯微球表面形成氯基，然后利用1,4-二氧六环对聚苯乙烯微球进行膨胀，之后利用2-羟基乙胺在聚苯乙烯微球表面形成羟基，从而增加聚苯乙烯微球表面的活性基团。但是申请人发现，聚苯乙烯微球表面的活性基团数量有限，此时采用紫外光辐照，利用紫外光辐照产生的臭氧，进一步对聚苯乙烯微球表面进行处理，有效的增加聚苯乙烯微球表面的活性基团，提高聚苯乙烯微球于精抛光液中的稳定性以及使用效果。
可选的，步骤SA中，水、浓盐酸、环氧氯丙烷、聚乙二醇、聚苯乙烯微球的重量配比为(40-60):(4-6):(4-6):(0.5-1):1；
步骤SB中，1,4-二氧六环、四丁基溴化铵、2-羟基乙胺、氢氧化钠、聚苯乙烯微球的重量配比为(20-30):(0.1-0.3):(1-2):(1-3):1。
通过采用上述技术方案，对聚苯乙烯微球预处理的原料、配比进行优化，便于聚苯乙烯微球预处理的加工和控制，且在上述范围内进行选择时，其使用效果的影响在可预期的范围内。
第二方面，本申请提供一种用于锗晶片化学机械抛光的精抛光方法，采用如下的技术方案：
一种用于锗晶片化学机械抛光的精抛光方法，在不断喷淋上述用于锗晶片化学机械抛光的精抛光液下，对锗晶片进行机械抛光。
通过采用上述技术方案，利用精抛光液和机械之间的相互配合，提高锗晶片的抛光处理的整体性能，满足市场需求。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请的用于锗晶片化学机械抛光的精抛光液，通过原料之间的协同作用，不仅降低磷对环境的影响，而且还降低锗晶片抛光处理后的表面粗糙度以及大于0.3μm颗粒数，粗糙度≤0.21nm，大于0.3μm颗粒数≤5个，提高锗晶片抛光处理的整体性能，满足市场需求。
2、本申请的石墨烯利用二氧化硅、银、硅烷偶联剂进行处理，不仅提高石墨烯的机械强度，而且利用硅烷偶联剂提高石墨烯和二氧化硅连接的稳定性、包覆量、分散性，利用银降低二氧化硅对石墨烯导热性的影响，从而提高改性石墨烯粉的使用效果。结合微囊化相变材料，利用两者之间的协同作用，提高精抛光液的使用效果。
3、本申请的二氧化硅利用明胶、硅烷偶联剂进行处理，降低二氧化硅表面硬度。结合聚苯乙烯微球，利用两者之间的协同作用，提高精抛光液的流动性、抛光效果，也降低锗晶片表面出现划伤。再结合改性石墨烯粉，进一步降低抛光后抛光锗晶片的粗糙度，提高抛光后锗晶片的整体性能，满足市场需求。
4、在精抛光液中加入两性表面活性剂、非离子表面活性剂、氟化铵，不仅降低精抛光液和锗晶片的界面张力，还起到良好的清洗效果，增加精抛光液的流动性，降低抛光锗晶片的粗糙度，提高精抛光液的使用效果。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
改性石墨烯粉的制备例
制备例I-1
一种改性石墨烯粉，其采用以下方法制备：
Sa、在500kg浓硫酸中加入10kg高锰酸钾，混合均匀，然后加入10kg石墨烯，在温度为45℃下，超声分散35min，搅拌处理3.5h，离心分离，取滤渣，得到固体物A。
其中，浓硫酸的质量分数为97%；石墨烯为纳米石墨烯，且选自江苏先丰纳米材料科技有限公司。
Sb、在400kg水中加入4kg硅烷偶联剂，混合均匀，然后加入固体物A，在温度为45℃下，超声分散35min，搅拌处理1.5h，得到混合物。
其中，硅烷偶联剂为水性硅烷偶联剂DN-630。
Sc、在不断搅拌下，利用氢氧化钠调节混合物的pH值为11.5，然后升温至45℃，加入2.5kg硝酸银溶液，然后加入6kg正硅酸乙酯、12kg乙酸乙酯，继续搅拌处理9h，离心分离，取滤渣，得到初成品。
其中，硝酸银溶液的质量分数为20%。
Sd、在氮气保护下，将初成品升温至520℃，保温处理3.5h，降温至25℃，得到半成品。
Se、在400kg水中加入8kg硅烷偶联剂，混合均匀，然后加入半成品，在温度为45℃下，超声分散30min，搅拌处理2.5h，离心分离，取滤渣，在温度为90℃下，烘干，完成石墨烯粉的预处理。
其中，硅烷偶联剂为水性硅烷偶联剂DN-630。
制备例I-2
一种改性石墨烯粉，其和制备例I-1的区别之处在于，改性石墨烯粉的制备方法中，步骤Sb、步骤Se中硅烷偶联剂不同，其余部分相同。且，硅烷偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
制备例I-3
一种改性石墨烯粉，其和制备例I-1的区别之处在于，改性石墨烯粉的制备方法中，步骤Sc中未添加正硅酸乙酯，其余部分相同。
制备例I-4
一种改性石墨烯粉，其和制备例I-1的区别之处在于，改性石墨烯粉的制备方法中，步骤Sc中未添加硝酸银溶液，其余部分相同。
改性二氧化硅粉的制备例
制备例II-1
一种改性二氧化硅粉，且采用以下方法制备：
S1、在100kg水中加入2kg氯化钠，混合均匀，然后加入10kg明胶，升温至55℃，搅拌处理2h，加入冰醋酸调节pH值为3.5，得到混合物。
其中，明胶选自深圳乐芙生物科技有限公司。
S2、在100kg水中加入2kg无水乙醇，混合均匀，升温至55℃，然后加入5kg二氧化硅，超声分散35min，搅拌处理1.5h，加入冰醋酸调节pH值为3.5，之后加入1kg硅烷偶联剂、1kg DL-甘油醛，搅拌处理3.5h，然后加入混合物，搅拌处理9.5h，离心分离，取滤渣，在温度为90℃下，烘干，得到改性二氧化硅粉。
其中，二氧化硅为纳米二氧化硅，且选自江苏先丰纳米材料科技有限公司；硅烷偶联剂为水性硅烷偶联剂DN-630。
制备例II-2
一种改性二氧化硅粉，其和制备例II-1的区别之处在于，改性二氧化硅粉的制备方法中，步骤S2中硅烷偶联 剂不同，其余部分相同。且，硅烷偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
制备例II-3
一种改性二氧化硅粉，其和制备例II-1的区别之处在于，改性二氧化硅粉的制备方法中，步骤S1中未添加明胶，其余部分相同。
实施例
实施例1
表1 实施例中精抛光液各原料含量（单位:kg）
实施例1
一种用于锗晶片化学机械抛光的精抛光液，其原料配比见表1所示。
其中，改性石墨烯粉为制备例I-1得到；微囊化相变材料为相变材料MPCM25，且选自上海儒熵新能源科技有限公司；改性二氧化硅粉为制备例II-1得到；聚苯乙烯微球的分子量为20000g/mol，且为磺化聚苯乙烯微球，且选自西安齐岳生物科技有限公司；两性表面活性剂为烷基羟乙基单钠盐，烷基羟乙基单钠盐为N-(2-羟乙基)-N-(辛基)-β-丙氨酸单钠盐；非离子表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚，壬基酚聚氧乙烯醚为TX-10；硅烷偶联剂为水性硅烷偶联剂DN-630。
精抛光液采用以下方法制备：
在水中加入碳酸氢钠、硫酸钠、氟化铵，搅拌处理5min，然后加入两性表面活性剂、非离子表面活性剂，搅拌处理10min，之后加入硅烷偶联剂、二氯异氰尿酸钠，继续搅拌处理20min，再加入改性石墨烯粉、微囊化相变材料、改性二氧化硅粉、聚苯乙烯微球，超声分散30min，搅拌处理3h，静置处理10min，得到精抛光液。
实施例2-3
一种用于锗晶片化学机械抛光的精抛光液，其和实施例1的区别之处在于，精抛光液的原料配比不同，其余部分相同。且，精抛光液的原料配比见表1所示。
实施例4
一种用于锗晶片化学机械抛光的精抛光液，其和实施例1的区别之处在于，改性石墨烯粉不同，其余部分相同。且，改性石墨烯粉为制备例I-2得到，即改性石墨烯粉的制备方法中，硅烷偶联剂不同。
实施例5
一种用于锗晶片化学机械抛光的精抛光液，其和实施例1的区别之处在于，改性二氧化硅粉不同，其余部分相同。且，改性二氧化硅粉为制备例II-2得到，即改性二氧化硅粉的制备方法中，硅烷偶联剂不同。
实施例6
一种用于锗晶片化学机械抛光的精抛光液，其和实施例1的区别之处在于，聚苯乙烯微球在使用前进行预处理，其余部分相同。
聚苯乙烯微球采用以下方法进行预处理：
SA、在500kg水中加入50kg浓盐酸，混合均匀，然后加入50kg环氧氯丙烷、8kg聚乙二醇、10kg聚苯乙烯微球，升温至65℃，超声分散45min，搅拌处理1.5h，离心分离，取滤渣，得到固体物B。
其中，浓盐酸的质量分数为36%；聚乙二醇为聚乙二醇400，且选自济南泉胜化工有限责任公司。
SB、在氮气保护下，于250kg1,4-二氧六环中加入固体物B，升温至65℃，超声分散35min，搅拌处理2.5h，然后加入2kg四丁基溴化铵、15kg2-羟基乙胺、20kg氢氧化钠，搅拌处理7h，离心分离，取滤渣，在温度为90℃下，烘干，得到固体物C。
SC、将固体物C摊铺在平面，摊铺厚度为1μm，且利用紫外光辐照处理35min，紫外光辐照功率为30kw，完成聚苯乙烯微球的预处理。
实施例7
一种用于锗晶片化学机械抛光的精抛光液，其和实施例1的区别之处在于，聚苯乙烯微球的预处理中，未进行步骤SC，其余部分相同。
实施例8
一种用于锗晶片化学机械抛光的精抛光液，其和实施例1的区别之处在于，聚苯乙烯微球的预处理中，未进行步骤SA、SB，其余部分相同。
应用例
应用例1
一种用于锗晶片化学机械抛光的精抛光方法，采用如下方法：
(1)、取直径为12cm、厚度为112μm的锗晶片，锗晶片正面的粗糙度为11nm。然后利用石蜡将锗晶片的背面固定在陶瓷工作盘的基准平面上，之后在不断喷淋精抛光液下，采用聚氨酯精抛光垫对锗晶片的正面表面进行第一次抛光处理，且，每1cm2面积的锗晶片精抛光液流速为100L/h，精抛光液温度为25℃，锗晶片抛光面积压力为70g/cm2，抛光转速为40r/min，抛光时间为60min。
(2)、在不断喷淋精抛光液下，采用精抛光垫对锗晶片的正面表面进行第二次抛光处理，且，每1cm2面积的锗晶片精抛光液流速为30L/h，精抛光液温度为25℃，锗晶片抛光面积压力为80g/cm2，抛光转速为60r/min，抛光时间为40min。
(3)、在不断喷淋精抛光液下，采用精抛光垫对锗晶片的正面表面进行第三次抛光处理，且，每1cm2面积的锗晶片精抛光液流速为1.5mL/min，精抛光液温度为25℃，锗晶片抛光面积压力为90g/cm2，抛光转速为80r/min，抛光时间为10min。
对比例
对比例1
一种用于锗晶片化学机械抛光的精抛光液，其由以下原料制备而成：二氯异氰尿酸钠20kg、三聚磷酸钠25kg、碳酸氢钠5kg、无水硫酸钠20kg、水2000kg。
精抛光液采用以下方法制备：
在水中加入碳酸氢钠、无水硫酸钠，搅拌处理15min，然后加入二氯异氰尿酸钠、三聚磷酸钠，搅拌处理20min，静置处理10min，得到精抛光液。
对比例2
一种用于锗晶片化学机械抛光的精抛光液，其和实施例1的区别之处在于，精抛光液的原料中未添加改性石墨烯粉，其余部分相同。
对比例3
一种用于锗晶片化学机械抛光的精抛光液，其和实施例1的区别之处在于，精抛光液的原料中未添加微囊化相变材料，其余部分相同。
对比例4
一种用于锗晶片化学机械抛光的精抛光液，其和实施例1的区别之处在于，精抛光液的原料中未添加改性石墨烯粉、微囊化相变材料，其余部分相同。
对比例5
一种用于锗晶片化学机械抛光的精抛光液，其和实施例1的区别之处在于，改性石墨烯粉不同，其余部分相同。且，改性石墨烯粉为制备例I-3得到，即改性石墨烯粉的制备方法中，步骤Sc中未添加正硅酸乙酯。
对比例6
一种用于锗晶片化学机械抛光的精抛光液，其和实施例1的区别之处在于，改性石墨烯粉不同，其余部分相同。且，改性石墨烯粉为制备例I-4得到，即改性石墨烯粉的制备方法中，步骤Sc中未添加硝酸银溶液。
对比例7
一种用于锗晶片化学机械抛光的精抛光液，其和实施例1的区别之处在于，精抛光液的原料中未添加改性二氧化硅粉，其余部分相同。
对比例8
一种用于锗晶片化学机械抛光的精抛光液，其和实施例1的区别之处在于，精抛光液的原料中未添加聚苯乙烯微球，其余部分相同。
对比例9
一种用于锗晶片化学机械抛光的精抛光液，其和实施例1的区别之处在于，精抛光液的原料中未添加改性二氧化硅粉、聚苯乙烯微球，其余部分相同。
对比例10
一种用于锗晶片化学机械抛光的精抛光液，其和实施例1的区别之处在于，改性二氧化硅粉不同，其余部分相同。且，改性二氧化硅粉为制备例II-3得到，即改性二氧化硅粉的制备方法中，步骤S1中未添加明胶。
对照例
一种用于锗晶片化学机械抛光的精抛光液，其原料为水。
性能检测试验
分别对实施例1-8、对比例1-10、对照例得到的精抛光液，采用应用例1的精抛光方法对锗晶片进行抛光，得到抛光后锗晶片，且对抛光后锗晶片进行下述性能检测，检测结果如表2所示。
其中，采用美国Digital Instrument的NanoScope IIIa原子力显微镜，对抛光后锗晶片表面的粗糙度Ra进行检测；
采用美国KLA-Tencor的Tencor 6220 表面颗粒度测试仪，对抛光后锗晶片表面大于0.3μm颗粒数进行检测；
采用上海LEICA的DM3000光学显微镜，对抛光后锗晶片表面划伤、表面点状损伤情况进行观测；
采用日本OSAKA的反射X射线荧光分析仪，对抛光后锗晶片表面的Cu+Zn残余量进行检测。
表2 检测结果
从表2中可以看出，本申请用于锗晶片化学机械抛光的精抛光液，利用原料之间的协同作用，使抛光后锗晶片表面具有较低的粗糙度、大于0.3μm颗粒数，粗糙度≤0.21nm，大于0.3μm颗粒数≤5个，同时抛光后锗晶片的表面平整、无表面划伤、无表面点状损伤，提高锗晶片抛光处理的整体性能，满足市场需求。
将实施例1和对比例2-4进行比较，由此可以看出，在精抛光液的原料中加入改性石墨烯粉、微囊化相变材料，且利用两者之间的协同作用，降低抛光后锗晶片表面粗糙度以及大于0.3μm颗粒数，提高抛光后锗晶片的整体性能。再结合对比例5-6，由此可以看出，利用银、二氧化硅对石墨烯进行处理，能够提高石墨烯的使用效果。
将实施例1和对比例7-9进行比较，由此可以看出，在精抛光液的原料中加入改性二氧化硅粉、聚苯乙烯微球，且利用两者之间的协同作用，也能够降低抛光后锗晶片表面粗糙度以及大于0.3μm颗粒数，提高抛光后锗晶片的整体性能。再结合对比例10，由此可以看出，利用明胶对二氧化硅进行处理，能够降低抛光后锗晶片表面划伤，降低二氧化硅对锗晶片的影响，提高二氧化硅的使用效果。再结合实施例6-8进行比较，由此可以看出，对聚苯乙烯微球进行预处理，也能够降低抛光后锗晶片表面粗糙度以及大于0.3μm颗粒数，提高抛光后锗晶片的整体性能，满足市场需求。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (5)
1.一种用于锗晶片化学机械抛光的精抛光液，其特征在于：精抛光液由包含以下重量份的原料制备而成：改性石墨烯粉9-11份、微囊化相变材料7-9份、改性二氧化硅粉10-15份、聚苯乙烯微球5-7份、两性表面活性剂15-25份、非离子表面活性剂10-20份、硅烷偶联剂2-4份、二氯异氰尿酸钠6-11份、氟化铵8-12份、碳酸氢钠4-6份、硫酸钠1-3份、水1000-2000份；
所述改性石墨烯粉为二氧化硅、银、硅烷偶联剂对石墨烯处理得到；所述改性二氧化硅粉为明胶、硅烷偶联剂对二氧化硅处理得到；所述微囊化相变材料为相变材料MPCM25；
所述改性石墨烯粉采用以下方法制备：
Sa、在浓硫酸中加入高锰酸钾，混合均匀，然后加入石墨烯，在温度为40-50℃下，超声分散30-40min，搅拌处理3-4h，离心分离，取滤渣，得到固体物A；
Sb、在水中加入硅烷偶联剂，混合均匀，然后加入固体物A，在温度为40-50℃下，超声分散30-40min，搅拌处理1-2h，得到混合物；
Sc、在不断搅拌下，调节混合物的pH值为11-12，然后升温至40-50℃，加入硝酸银溶液，然后加入正硅酸乙酯、乙酸乙酯，继续搅拌处理8-10h，离心分离，取滤渣，得到初成品；
Sd、在惰性气体保护下，将初成品升温至500-550℃，保温处理3-4h，降温，得到半成品；
Se、在水中加入硅烷偶联剂，混合均匀，然后加入半成品，在温度为40-50℃下，超声分散20-40min，搅拌处理2-3h，离心分离，取滤渣，烘干，得到改性石墨烯粉；
步骤Sa中，浓硫酸、高锰酸钾、石墨烯的重量配比为(50-60):(0.5-1.5):1；步骤Sb中，水、硅烷偶联剂、石墨烯的重量配比为(30-50):(0.3-0.5):1；步骤Sc中，硝酸银溶液、正硅酸乙酯、乙酸乙酯、石墨烯的重量配比为(0.2-0.3):(0.5-0.7):(1-1.5):1，且硝酸银溶液的质量分数为10-30%；步骤Se中，水、硅烷偶联剂、石墨烯的重量配比为(30-50):(0.7-0.9):1；
所述聚苯乙烯微球在使用前进行以下预处理：
SA、在水中加入浓盐酸，混合均匀，然后加入环氧氯丙烷、聚乙二醇、聚苯乙烯微球，升温至60-70℃，超声分散30-40min，搅拌处理1-2h，离心分离，取滤渣，得到固体物B；
SB、在惰性气体保护下，于1,4-二氧六环中加入固体物B，升温至60-70℃，超声分散30-40min，搅拌处理2-3h，然后加入四丁基溴化铵、2-羟基乙胺、氢氧化钠，搅拌处理6-8h，离心分离，取滤渣，烘干，得到固体物C；
SC、将固体物C摊铺在平面，且利用紫外光辐照处理30-40min，完成聚苯乙烯微球的预处理；
步骤SA中，水、浓盐酸、环氧氯丙烷、聚乙二醇、聚苯乙烯微球的重量配比为(40-60):(4-6):(4-6):(0.5-1):1；步骤SB中，1,4-二氧六环、四丁基溴化铵、2-羟基乙胺、氢氧化钠、聚苯乙烯微球的重量配比为(20-30):(0.1-0.3):(1-2):(1-3):1。
2.根据权利要求1所述的一种用于锗晶片化学机械抛光的精抛光液，其特征在于：所述改性二氧化硅粉采用以下方法制备：
S1、在水中加入氯化钠，混合均匀，然后加入明胶，升温至50-60℃，搅拌处理1-3h，加入冰醋酸调节pH值为3-4，得到混合物；
S2、在水中加入无水乙醇，混合均匀，升温至50-60℃，然后加入二氧化硅，超声分散30-40min，搅拌处理1-2h，加入冰醋酸调节pH值为3-4，之后加入硅烷偶联剂、DL-甘油醛，搅拌处理3-4h，然后加入混合物，搅拌处理9-10h，离心分离，取滤渣，烘干，得到改性二氧化硅粉。
3.根据权利要求2所述的一种用于锗晶片化学机械抛光的精抛光液，其特征在于：步骤S1中，水、氯化钠、明胶的重量配比为(5-15):(0.1-0.3):1；
步骤S2中，水、无水乙醇、硅烷偶联剂、DL-甘油醛、二氧化硅、明胶的重量配比为(5-15):(0.1-0.3):(0.05-0.15):(0.05-0.15):(0.4-0.6):1。
4.根据权利要求1所述的一种用于锗晶片化学机械抛光的精抛光液，其特征在于：所述改性石墨烯粉中使用的硅烷偶联剂、改性二氧化硅粉中使用的硅烷偶联剂和精抛光液原料中使用的硅烷偶联剂相同。
5.一种用于锗晶片化学机械抛光的精抛光方法，其特征在于：在不断喷淋权利要求1-4中任一所述的用于锗晶片化学机械抛光的精抛光液下，对锗晶片进行机械抛光。
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