專利名稱：研磨液、研磨液的制備方法和使用該研磨液的研磨方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種研磨液及其制備方法、使用該研磨液的研磨方法，特別是涉及一 種用于高質量研磨碳化硅晶片的研磨液及其制備方法、雙面研磨碳化硅晶體的研磨方法。
背景技術：
以碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)為代表的寬禁帶半導體材料，是繼硅(Si)、砷化鎵 (GaAs)之后的第三代半導體。與Si和GaAs傳統(tǒng)半導體材料相比，SiC具有高熱導率、高擊 穿場強、高飽和電子漂移速率和高鍵合能等優(yōu)異性能，在高溫、高頻、高功率及抗輻射器件 方面擁有巨大的應用前景。此外，由于SiC與GaN相近的晶格常數(shù)和熱膨脹系數(shù)，使其在光 電器件領域也具有極其廣闊的應用前景。SiC晶體的硬度很大，僅次于金剛石，導致其加工難度相當大，加工技術門檻相當 高，目前只能使用金剛石磨料進行初加工。如果我國擁有自己先進的碳化硅襯底加工工藝， 則可以生產出具有高附加值的碳化硅晶片。作為襯底材料，SiC襯底處于LED產業(yè)鏈中的 最上游。若該晶片不能實現(xiàn)產業(yè)化，則下游企業(yè)“無米下鍋”，其發(fā)展受到嚴重制約。因此， SiC襯底材料已成為我國LED產業(yè)鏈的瓶頸材料，提升我國碳化硅晶片的加工能力極為迫 切。雙面研磨是SiC晶片加工工序的第一步，其加工出的晶片質量直接影響后續(xù)工序 的進行。傳統(tǒng)的雙面研磨液一般由去離子水、甘油、氨水、乙二胺和金剛石粉組成，其缺點是 味道大、懸浮性能差、去除速率低、上下研磨盤易生銹等。最重要的是，在實際生產中，總是 容易造成大量劃傷，而且研磨過程中金剛石磨料顆粒容易聚集，造成磨料使用壽命偏短。

發(fā)明內容
針對目前普遍使用的SiC晶片加工雙面研磨液存在的問題，本發(fā)明的目的在于提 供一種用于高質量加工SiC晶片的研磨液，適用于對SiC晶片進行雙面研磨。該研磨液的 特點是狀態(tài)穩(wěn)定、無沉淀、分散均勻、可循環(huán)使用、去除速率快、加工的晶片較光亮且無明顯 劃傷、還能高效防生銹，明顯提高了磨料的壽命。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明用于SiC晶片加工的研磨液，該研磨液由去離子水、金剛 石粉、甘油、防銹劑和添加劑配制而成。其中，防銹劑是其必不可少的成分之一，其作用是在研磨過程中防止研磨盤生銹， 尤其是在雙面研磨中防止上研磨盤和下研磨盤生銹。甘油的作用是增加研磨液的粘稠度。優(yōu)選的添加劑包括丙烯酸聚合物、三乙醇胺、聚乙烯和去離子水，該添加劑用于改 善金剛石粉的表面活性，從而增強研磨液的穩(wěn)定性，添加劑呈膠體狀，無刺激性氣味。
進一步優(yōu)選的添加劑的成分包括質量百分比為60-70%的去離子水、質量百分比 為5-15%的丙烯酸聚合物、質量百分比為15-25%的三乙醇胺和質量百分比為3-7%的聚 乙火布ο更進一步優(yōu)選的添加劑的成分包括質量百分比為65%的去離子水、質量百分比為 10%的丙烯酸聚合物、質量百分比為20%的三乙醇胺和質量百分比為5%的聚乙烯?？蛇x地，研磨液中去離子水、防銹劑和甘油的體積比為100 5 10 1 3。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及一種用于高質量研磨碳化硅晶片的研磨液的制備方 法，包括如下步驟(1)將去離子水、防銹劑和甘油按照100 5 10 1 3的體積比混 合，并攪拌均勻得到混合液；(2)將金剛石粉加入到上述混合液中，并攪拌均勻得到中間液 體；(3)將添加劑加入到中間液體中，并且攪拌均勻得到研磨液。優(yōu)選地，步驟(1)中去離子水、防銹劑和甘油的體積比為100 5 10 1 3 ； 步驟(2)中加入金剛石粉的量按照如下配比每1升混合液加入10 100克的金剛石粉，其 中金剛石粉的顆粒大小為2 4微米，步驟(3)中加入添加劑的量按照如下配比每100升 中間液體中加入10 50升的添加劑；步驟(3)中添加劑的成分包括質量百分比為60-70% 的去離子水、質量百分比為5-15%的丙烯酸聚合物、質量百分比為15-25%的三乙醇胺和 質量百分比為3-7%的聚乙烯更優(yōu)選地，步驟(3)中添加劑的成分包括質量百分比為65%的去離子水、質量百 分比為10%的丙烯酸聚合物、質量百分比為20%的三乙醇胺和質量百分比為5%的聚乙火布。步驟(2)的攪拌速度不小于400轉/分鐘，步驟(3)的攪拌速度不大于200轉/分鐘。利用此方法配制的研磨液味道清新，分散均勻，狀態(tài)穩(wěn)定，基本無沉淀，可循環(huán)使 用，加工晶片去除速率快，加工出的碳化硅晶片較光亮，且無明顯劃痕，還可高效防止上下 研磨盤生銹。該研磨液的使用循環(huán)次數(shù)，可以通過改變加入添加劑的量或者不同添加劑的 比例來調節(jié)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還涉及一種研磨碳化硅晶體的方法，該方法使用由去離 子水、金剛石粉、甘油、防銹劑和添加劑配制而成的研磨液對碳化硅晶體進行雙面研磨。使 用該方法加工的碳化硅晶片較光亮且無明顯劃傷、研磨過程中能夠有效防止生銹，能夠延 長磨料壽命并且提高研磨效果。
具體實施例方式下面通過實施例來進一步描述本發(fā)明，但實際可實現(xiàn)的工藝不限于這些實施例。研磨液由去離子水、金剛石粉、甘油、防銹劑和添加劑配制而成。該研磨液的特點 是狀態(tài)穩(wěn)定、無沉淀、分散均勻、可循環(huán)使用、去除速率快、加工的晶片較光亮且無明顯劃 傷、還能高效防生銹，明顯提高了磨料的壽命。其中，防銹劑是其必不可少的成分之一，其作用是在研磨過程中防止研磨盤生銹， 尤其是在雙面研磨中防止上研磨盤和下研磨盤生銹。甘油的作用是增加研磨液的粘稠度。添加劑包括丙烯酸聚合物、三乙醇胺、聚乙烯和去離子水，該添加劑用于改善金 剛石粉的表面活性，從而增強研磨液的穩(wěn)定性，添加劑呈膠體狀，無刺激性氣味。其中去離子水、丙烯酸聚合物、三乙醇胺和聚乙烯的質量百分比分別為60-70%、5-15%、15-25% 和3-7%，尤其是去離子水、丙烯酸聚合物、三乙醇胺和聚乙烯的質量百分比分別為65%、 10%、20%禾口 5%o其中研磨液中去離子水、防銹劑和甘油的體積比為100 5 10 1 3。本發(fā)明包括一種用于高質量研磨碳化硅晶片的研磨液的制備方法，包括如下步 驟(1)將去離子水、防銹劑和甘油按照100 5 10 1 3的體積比混合，并攪拌均勻 得到混合液；(2)將金剛石粉加入到上述混合液中，并攪拌均勻得到中間液體；(3)將添加 劑加入到中間液體中，并且攪拌均勻得到研磨液。優(yōu)選地，步驟(1)中去離子水、防銹劑和甘油的體積比為100 5 10 1 3 ； 步驟(2)中加入金剛石粉的量按照如下配比每1升混合液加入10 100克的金剛石粉，其 中金剛石粉的顆粒大小為2 4微米，步驟(3)中加入添加劑的量按照如下配比每100升 中間液體中加入10 50升的添加劑；步驟(3)中添加劑的成分包括質量百分比為60-70% 的去離子水、質量百分比為5-15%的丙烯酸聚合物、質量百分比為15-25%的三乙醇胺和 質量百分比為3-7%的聚乙烯。更優(yōu)選地，步驟(3)中添加劑的成分包括質量百分比為65%的去離子水、質量百 分比為10%的丙烯酸聚合物、質量百分比為20%的三乙醇胺和質量百分比為5%的聚乙火布。步驟⑵的攪拌速度不小于400轉/分鐘，步驟(3)的攪拌速度不大于200轉/ 分鐘。利用此方法配制的研磨液味道清新，分散均勻，狀態(tài)穩(wěn)定，基本無沉淀，可循環(huán)使 用，加工晶片去除速率快，加工出的碳化硅晶片較光亮，且無明顯劃痕，還可高效防止上下 研磨盤生銹。該研磨液的使用循環(huán)次數(shù)，可以通過改變加入添加劑的量或者不同添加劑的 比例來調節(jié)。本發(fā)明還包括一種研磨碳化硅晶體的方法，尤其是一種雙面研磨碳化硅晶體的方 法，使用由上述去離子水、金剛石粉、甘油、防銹劑和添加劑配制而成的研磨液對碳化硅晶 體進行雙面研磨。使用該方法加工的碳化硅晶片較光亮且無明顯劃傷、研磨過程中能夠有 效防止生銹，能夠延長磨料壽命并且提高研磨效果。下面的實施例具體描述了研磨液的制備過程，其步驟和各成分含量是本領域技術 人員能夠進行合理改進的，不影響本發(fā)明的研磨液的制備。實施例1 將去離子水、防銹劑、甘油按100 10 1的體積比混合，并充分攪拌得到混合 液；按1升混合液加入10克金剛石粉的比例將適量的金剛石粉(顆粒大小約2 4 微米)加入到已經配好的混合物中，用攪拌器以400轉/分鐘的速度高速攪拌，充分混合得 到中間液體；將添加劑加入到中間溶液中，并且以200轉/分鐘的速度攪拌均勻得到研磨液，其 中添加劑的加入量為每100升的中間液體加入10升添加劑。其中添加劑的成分包括質量百分比為60%的去離子水、質量百分比為15%的丙 烯酸聚合物、質量百分比為18%的三乙醇胺和質量百分比為7%的聚乙烯。上述配出的研磨液可在一定的壓力下循環(huán)使用。實施例2 將去離子水、防銹劑、甘油按100 10 3的體積比混合，并充分攪拌得到混合 液；按1升混合液加入50克金剛石粉的比例將適量的金剛石粉(顆粒大小約2 4 微米)加入到已經配好的混合物中，用攪拌器以500轉/分鐘的速度高速攪拌，充分混合得 到中間液體；將添加劑加入到中間溶液中，并且以100轉/分鐘的速度攪拌均勻得到研磨液，其 中添加劑的加入量為每100升的中間液體加入25升添加劑。其中添加劑的成分包括質量百分比為70%的去離子水、質量百分比為12%的丙 烯酸聚合物、質量百分比為15%的三乙醇胺和質量百分比為3%的聚乙烯。上述配出的研 磨液可在一定的壓力下循環(huán)使用。實施例3 將去離子水、防銹劑、甘油按100 7 2的體積比混合，并充分攪拌得到混合液；按1升混合液加入100克金剛石粉的比例將適量的金剛石粉(顆粒大小約2 4 微米)加入到已經配好的混合物中，用攪拌器以800轉/分鐘的速度高速攪拌，充分混合得 到中間液體；將添加劑加入到中間溶液中，并且以50轉/分鐘的速度攪拌均勻得到研磨液，其 中添加劑的加入量為每100升的中間液體加入50升添加劑。其中添加劑的成分包括質量百分比為65%的去離子水、質量百分比為5%的丙烯 酸聚合物、質量百分比為25%的三乙醇胺和質量百分比為5%的聚乙烯。上述配出的研磨 液可在一定的壓力下循環(huán)使用。實施例4 將去離子水、防銹劑、甘油按100 5 1的體積比混合，并充分攪拌得到混合液；按1升混合液加入80克金剛石粉的比例將適量的金剛石粉(顆粒大小約2 4 微米)加入到已經配好的混合物中，用攪拌器以1000轉/分鐘的速度高速攪拌，充分混合 得到中間液體；將添加劑加入到中間溶液中，并且以180轉/分鐘的速度攪拌均勻得到研磨液，其 中添加劑的加入量為每100升的中間液體加入30升添加劑。其中添加劑的成分包括質量百分比為65%的去離子水、質量百分比為10%的丙 烯酸聚合物、質量百分比為20%的三乙醇胺和質量百分比為5%的聚乙烯。上述配出的研 磨液可在一定的壓力下循環(huán)使用。
權利要求
一種用于高質量研磨碳化硅晶片的研磨液，該研磨液由去離子水、金剛石粉、甘油、防銹劑和添加劑配制而成。
2.如權利要求1所述的研磨液，其中添加劑包括丙烯酸聚合物、三乙醇胺、聚乙烯和去 離子水，該添加劑用于改善金剛石粉的表面活性，從而增強研磨液的穩(wěn)定性，添加劑呈膠體 狀，無刺激性氣味。
3.如權利要求1所述的研磨液，其中添加劑的成分包括質量百分比為60-70%的去離 子水、質量百分比為5-15%的丙烯酸聚合物、質量百分比為15-25%的三乙醇胺和質量百 分比為3-7%的聚乙烯。
4.如權利要求3所述的研磨液，其中添加劑的成分包括質量百分比為65%的去離子 水、質量百分比為10%的丙烯酸聚合物、質量百分比為20%的三乙醇胺和質量百分比為 5%的聚乙烯。
5.如權利要求1所述的研磨液，其中去離子水、防銹劑和甘油的體積比為100 5 10 1 3。
6.一種用于高質量研磨碳化硅晶片的研磨液的制備方法，包括如下步驟(1)將去離子水、防銹劑和甘油按照100 5 10 1 3的體積比混合，并攪拌均勻 得到混合液；(2)將金剛石粉加入到上述混合液中，并攪拌均勻得到中間液體；(3)將添加劑加入到中間液體中，并且攪拌均勻得到研磨液。
7.如權利要求6所述的制備方法，其中步驟(2)中加入金剛石粉的量按照如下配比 每1升混合液加入10 100克的金剛石粉，其中金剛石粉的顆粒大小為2 4微米，步驟 (3)中加入添加劑的量按照如下配比每100升中間液體中加入10 50升的添加劑。
8.如權利要求6所述的制備方法，其中添加劑的成分包括質量百分比為60-70%的去 離子水、質量百分比為5-15%的丙烯酸聚合物、質量百分比為15-25%的三乙醇胺和質量 百分比為3-7%的聚乙烯。
9.如權利要求6所述的制備方法，其中添加劑的成分包括質量百分比為65%的去離 子水、質量百分比為10%的丙烯酸聚合物、質量百分比為20%的三乙醇胺和質量百分比為 5%的聚乙烯。
10.一種研磨碳化硅晶體的方法，其特征在于使用如權利要求1所述的研磨液進行碳 化硅晶體的雙面研磨。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于高質量研磨碳化硅晶片的研磨液、研磨液的制備方法以及使用該研磨液的研磨方法。該研磨液由去離子水、金剛石粉、甘油、防銹劑和添加劑配制而成。利用此方法配制的研磨液氣味清新，分散均勻，狀態(tài)穩(wěn)定，基本無沉淀，可循環(huán)使用，加工晶片去除速率快，加工出的碳化硅晶片較光亮，且無明顯劃痕，可高效防止上下研磨盤生銹。該研磨液的使用循環(huán)次數(shù)，可以通過改變加入添加劑的量或者不同添加劑的比例來調節(jié)。
文檔編號C09G1/02GK101979450SQ20091023673
公開日2011年2月23日 申請日期2009年11月5日 優(yōu)先權日2009年11月5日
發(fā)明者婁艷芳, 張賀, 彭同華, 王錫銘, 胡伯清, 陳小龍 申請人:北京天科合達藍光半導體有限公司;中國科學院物理研究所