CN114806502B - 一种碳化硅晶片加工用研磨液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种碳化硅晶片加工用研磨液及其制备方法，其中，研磨液包括以下质量份数的组分：金刚石微粉0.5‑10份、分散剂0.5‑10份、悬浮剂1‑20份以及50‑98份水；制备时，取金刚石微粉于分散剂和悬浮剂中，加入水，形成两相混合物，以离心分离，利用两相介质密度差分离去除粗颗粒的金刚石微粉，将粒度更加集中的金刚石微粉分散于分散剂和悬浮剂中即可得到碳化硅晶片加工用研磨液。本发明的研磨液中，金刚石微粉粒度更加集中，粗大颗粒数目远小于传统方法制得的金刚石研磨液，从而有效避免大颗粒金刚石划伤碳化硅晶片。

Description

一种碳化硅晶片加工用研磨液及其制备方法
技术领域
本发明属于碳化硅加工技术领域，具体涉及一种碳化硅晶片加工用研磨液及其制备方法。
背景技术
碳化硅晶片是第三代半导体材料，在新能源领域、通讯领域和军工国防领域具有举足轻重的地位。而在碳化硅晶片的加工过程中，研磨液是其中重要的辅助材料。
在研磨液的制备工艺中，通常采用机械搅拌使研磨液中的磨料分散均匀，匀速搅拌容易导致液体随搅拌桨旋转，形成层流，无法形成有效的剪切力分散磨料，易使研磨液中的金刚石磨料因分散不均而产生团聚，且在搅拌过程中，由于研磨液分散不均，不易彻底去除大颗粒金刚石，使部分大颗粒金刚石残留在研磨液中，在碳化硅晶片加工过程中，残留的大颗粒金刚石不利于碳化硅晶片的研磨，例如会对碳化硅晶片产生划伤报废，造成资源浪费，给生产厂家造成巨大经济损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳化硅晶片加工用研磨液及其制备方法，以解决现有研磨液中金刚石微粉因存在较多大颗粒金刚石而易划伤碳化硅晶片、导致晶片报废的问题。
本发明所采用的技术方案是：
一种碳化硅晶片加工用研磨液，包括以下质量份数的组分：金刚石微粉0.5-10份、分散剂0.5-10份、悬浮剂1-20份以及50-98份水。
进一步地，所述分散剂为脂肪酸聚乙二醇酯、乙二醇单硬脂酸酯、聚乙二醇双硬脂酸酯、甘油单硬脂酸酯、聚甘油单硬脂酸酯中的一种或多种。
进一步地，所述悬浮剂为花生油、玉米油、大豆油、橄榄油、葵花籽油、蓖麻油中的一种或多种。
进一步地，所述水为去离子水。
一种碳化硅晶片加工用研磨液的制备方法，对金刚石微粉进行如下处理：取金刚石微粉于分散剂和悬浮剂中，加入水，形成两相混合物，通过离心分离、利用两相介质密度差分离去除粗颗粒的金刚石微粉，获得粒度更加集中的金刚石微粉。
进一步地，具体包括以下步骤：
S1、取分散剂与悬浮剂混合、搅拌均匀得到溶液A；
S2、取金刚石微粉加入溶液A中，以超声波辅助脉冲搅拌使金刚石微粉分散在溶液A中，然后加入去离子水，得到两相混合物A；
S3、对混合物A离心分离，使粗颗粒的金刚石微粉进入水相得以分离，经干燥获得油相中粒度更加集中的金刚石微粉A；
S4、取金刚石微粉A加入溶液A，以超声波辅助脉冲搅拌分散得到碳化硅晶片加工用金刚石研磨液。
进一步地，S3中，离心分离过程为：以4000-6000r/min的速度离心3-5min。
本发明的有益效果：
1.本发明所选用分散剂为非水溶性或低水溶性，使用互不相容的水性与油性溶剂，利用互不相容的两种基础溶剂的密度差（植物油约0.85g/cm3，水1g/cm3）、借助离心力来加大大颗粒金刚石微粉与小颗粒金刚石微粉之间的沉降速度差，更精准、更有效地去除、分离出金刚石微粉中较粗的颗粒，使制备得到的研磨液中金刚石微粉的粒度更加集中，从而有效避免大颗粒金刚石划伤碳化硅晶片。
2.由于传统匀速搅拌易导致液体随搅拌桨旋转，形成层流，无法形成有效的剪切力分散添加物，本发明在油水两相形成不相容双层介质的基础上，采用超声辅助脉冲搅拌的方式进行搅拌混合，有利于搅拌过程中形成湍流，不仅使添加物分散的更加均匀，还有利于大颗粒金刚石微粉从油相中借助离心力进入水相，从而有助于大颗粒金刚石微粉的分离。
附图说明
图1是使用现有方法制得的金刚石研磨液中金刚石颗粒的粒度分布图；
图2是实施例一所制备金刚石研磨液中金刚石颗粒的粒度分布图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种碳化硅晶片加工用研磨液，包括以下质量份数的组分：金刚石微粉0.5-10份、分散剂0.5-10份、悬浮剂1-20份以及50-98份水。
其中，分散剂为脂肪酸聚乙二醇酯、乙二醇单硬脂酸酯、聚乙二醇双硬脂酸酯、甘油单硬脂酸酯、聚甘油单硬脂酸酯中的一种或多种。
悬浮剂为花生油、玉米油、大豆油、橄榄油、葵花籽油、蓖麻油中的一种或多种。
水为去离子水。
在上述碳化硅晶片加工用研磨液的制备方法中，对金刚石微粉进行如下处理：取金刚石微粉于分散剂和悬浮剂中，加入水，形成两相混合物，通过离心分离、利用两相介质密度差分离去除粗颗粒的金刚石微粉，获得粒度更加集中的金刚石微粉。
一种碳化硅晶片加工用研磨液的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、取分散剂与悬浮剂混合、搅拌均匀得到溶液A；
S2、取金刚石微粉加入溶液A中，以超声波辅助脉冲搅拌使金刚石微粉分散在溶液A中，然后加入去离子水，得到两相混合物A；
S3、对混合物A离心分离，使粗颗粒的金刚石微粉进入水相得以分离，经干燥获得油相中粒度更加集中的金刚石微粉A；
S4、取金刚石微粉A加入溶液A，以超声波辅助脉冲搅拌的方式分散金刚石微粉A，即可得到碳化硅晶片加工用金刚石研磨液。
实施例1
金刚石研磨液由以下质量份数的组分组成: 金刚石微粉0.5份,脂肪酸聚乙二醇酯0.5份,由花生油和葵花籽油组成的油性悬浮剂1份，50份去离子水。
其制备方法如下:
S1、取脂肪酸聚乙二醇酯与花生油和葵花籽油组成的油悬浮剂混合、搅拌均匀得到溶液A。
S2、取金刚石微粉加入溶液A中，以超声波辅助脉冲搅拌使金刚石微粉分散在溶液A中，然后加入去离子水，得到两相混合物A。
S3、明显观察分层时，启动离心机对混合物A进行多层离心，以4000r/min的速度离心5min，使粗颗粒的金刚石微粉进入水相得以分离，去离子水层中有被分离出来的粗颗粒金刚石微粒，余下粒度更加集中的金刚石颗粒在油相中，油相经干燥获得粒度更加集中的金刚石微粉A备用。
S4、取金刚石微粉A加入溶液A，以超声波辅助脉冲搅拌的方式分散金刚石微粉A，即可得到碳化硅晶片加工用金刚石研磨液。
对所得到的金刚石研磨液中金刚石颗粒的粒度进行分析，其粒度分布图见附图2，与现有方法（例如，CN112480825A所公开的研磨液）制得的金刚石研磨液中金刚石颗粒的粒度分布图（见附图1，与图2一样，图中横坐标为粒径，纵坐标为含量百分比）相比，可以明显看出，本发明得到的金刚石研磨液粒度更加集中，且粗大颗粒数目远远小于传统方法制得的金刚石研磨液的粗大颗粒数目，可有效减少研磨液使用时因大颗粒金刚石存在较多所导致的晶片划伤情况。
实施例2
金刚石研磨液由以下质量份数的组分组成: 金刚石微粉5份, 甘油单硬脂酸酯5份, 葵花籽油油性悬浮剂10份，75份去离子水。
其制备方法如下:
S1、取甘油单硬脂酸酯与葵花籽油混合、搅拌均匀得到溶液A。
S2、取金刚石微粉加入溶液A中，以超声波辅助脉冲搅拌使金刚石微粉分散在溶液A中，然后加入去离子水，得到两相混合物A。
S3、明显观察分层时，启动离心机对混合物A进行多层离心，以5000r/min的速度离心4min，使粗颗粒的金刚石微粉进入水相得以分离，去离子水层中有被分离出来的粗颗粒金刚石微粒，余下粒度更加集中的金刚石颗粒在油相中，油相经干燥获得粒度更加集中的金刚石微粉A备用。
S4、取金刚石微粉A加入溶液A，以超声波辅助脉冲搅拌的方式分散金刚石微粉A，即可得到碳化硅晶片加工用金刚石研磨液。
实施例3
金刚石研磨液由以下质量份数的组分组成: 金刚石微粉10份, 聚乙二醇双硬脂酸酯10份, 玉米油20份，98份去离子水。
其制备方法如下:
S1、取聚乙二醇双硬脂酸酯与玉米油混合、搅拌均匀得到溶液A。
S2、取金刚石微粉加入溶液A中，以超声波辅助脉冲搅拌使金刚石微粉分散在溶液A中，然后加入去离子水，得到两相混合物A。
S3、明显观察分层时，启动离心机对混合物A进行多层离心，以6000r/min的速度离心3min，使粗颗粒的金刚石微粉进入水相得以分离，去离子水层中有被分离出来的粗颗粒金刚石微粒，余下粒度更加集中的金刚石颗粒在油相中，油相经获得粒度更加集中的金刚石微粉A备用。
S4、取金刚石微粉A加入溶液A，以超声波辅助脉冲搅拌的方式分散金刚石微粉A，即可得到碳化硅晶片加工用金刚石研磨液。
需要说明的是，上述实施例仅用来说明本发明，但本发明并不局限于上述实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种碳化硅晶片加工用研磨液，其特征在于，包括以下质量份数的组分：金刚石微粉0.5-10份、分散剂0.5-10份、悬浮剂1-20份以及50-98份水；
所述分散剂为非水溶性或低水溶性溶剂，所述悬浮剂为花生油、玉米油、大豆油、橄榄油、葵花籽油、蓖麻油中的一种或多种；
该研磨液的制备方法具体包括以下步骤：
S1、取分散剂与悬浮剂混合、搅拌均匀得到溶液A；
S2、取金刚石微粉加入溶液A中，以超声波辅助脉冲搅拌使金刚石微粉分散在溶液A中，然后加入去离子水，得到两相混合物A；
S3、对混合物A离心分离，使粗颗粒的金刚石微粉进入水相得以分离，经干燥获得油相中粒度更加集中的金刚石微粉A；
S4、取金刚石微粉A加入溶液A，以超声波辅助脉冲搅拌分散得到碳化硅晶片加工用金刚石研磨液。
2.如权利要求1所述的一种碳化硅晶片加工用研磨液，其特征在于，所述分散剂为脂肪酸聚乙二醇酯、乙二醇单硬脂酸酯、聚乙二醇双硬脂酸酯、甘油单硬脂酸酯、聚甘油单硬脂酸酯中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的一种碳化硅晶片加工用研磨液，其特征在于，所述水为去离子水。
4.如权利要求1所述的一种碳化硅晶片加工用研磨液，其特征在于，S3中，离心分离过程为：以4000-6000r/min的速度离心3-5min。
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