研磨液、研磨液的制备方法和使用该研磨液的研磨方法

摘要

本发明提供了一种用于高质量研磨碳化硅晶片的研磨液、研磨液的制备方法以及使用该研磨液的研磨方法。该研磨液由去离子水、金刚石粉、甘油、防锈剂和添加剂配制而成。利用此方法配制的研磨液味道清新，分散均匀，状态稳定，基本无沉淀，可循环使用，加工晶片去除速率快，加工出的碳化硅晶片较光亮，且无明显划痕，可高效防止上下研磨盘生锈。该研磨液的使用循环次数，可以通过改变加入添加剂的量或者不同添加剂的比例来调节。

权利要求

1.一种用于高质量研磨碳化硅晶片的研磨液，该研磨液由去离子水、金刚石粉、甘油、防锈剂和添加剂按如下配比关系配制而成：(1)将去离子水、防锈剂和甘油按照100∶5～

10∶1～3的体积比配制成混合液；(2)将颗粒大小为2～4微米的金刚石粉按照每1升混合液加入10～100克金刚石粉的量加入到上述混合液中，并搅拌均匀得到中间液体；(3)将添加剂按照每100升中间液体中加入10～50升添加剂的比例加入到中间液体中，并搅拌均匀得到研磨液，该研磨液的特征在于，所述添加剂包括质量百分比为60-70％的去离子水、质量百分比为5-15％的丙烯酸聚合物、质量百分比为15-25％的三乙醇胺和质量百分比为3-7％的聚乙烯。

2.如权利要求1所述的研磨液，其中添加剂的成分包括质量百分比为65％的去离子水、质量百分比为10％的丙烯酸聚合物、质量百分比为20％的三乙醇胺和质量百分比为

5％的聚乙烯。

3.如权力要求1所述的一种用于高质量研磨碳化硅晶片的研磨液的制备方法，包括如下步骤：(1)将去离子水、防锈剂和甘油按照100∶5～10∶1～3的体积比混合，并搅拌均匀得到混合液；

(2)将颗粒大小为2～4微米的金刚石粉按照每1升混合液加入10～100克金刚石粉的量加入到上述混合液中，并搅拌均匀得到中间液体，所述搅拌速度不小于400转/分钟；

(3)将添加剂按照每100升中间液体中加入10～50升添加剂的比例加入到中间液体中，并且搅拌均匀得到研磨液，所述搅拌速度不大于200转/分钟。

4.如权利要求3所述的制备方法，其中添加剂的成分包括质量百分比为65％的去离子水、质量百分比为10％的丙烯酸聚合物、质量百分比为20％的三乙醇胺和质量百分比为

5％的聚乙烯。

5.一种研磨碳化硅晶体的方法，其特征在于使用如权利要求1所述的研磨液进行碳化硅晶体的双面研磨。

说明书

研磨液、研磨液的制备方法和使用该研磨液的研磨方法

[0001] 张贺1娄艳芳1胡伯清2王锡铭1彭同华1陈小龙1，2

[0002] 1)北京天科合达蓝光半导体有限公司

[0003] 2)中国科学院物理研究所

技术领域

[0004] 本发明涉及一种研磨液及其制备方法、使用该研磨液的研磨方法，特别是涉及一种用于高质量研磨碳化硅晶片的研磨液及其制备方法、双面研磨碳化硅晶体的研磨方法。

背景技术

[0005] 以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)为代表的宽禁带半导体材料，是继硅(Si)、砷化镓(GaAs)之后的第三代半导体。与Si和GaAs传统半导体材料相比，SiC具有高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率和高键合能等优异性能，在高温、高频、高功率及抗辐射器件方面拥有巨大的应用前景。此外，由于SiC与GaN相近的晶格常数和热膨胀系数，使其在光电器件领域也具有极其广阔的应用前景。

[0006] SiC晶体的硬度很大，仅次于金刚石，导致其加工难度相当大，加工技术门槛相当高，目前只能使用金刚石磨料进行初加工。如果我国拥有自己先进的碳化硅衬底加工工艺，则可以生产出具有高附加值的碳化硅晶片。作为衬底材料，SiC衬底处于LED产业链中的最上游。若该晶片不能实现产业化，则下游企业“无米下锅”，其发展受到严重制约。因此，SiC衬底材料已成为我国LED产业链的瓶颈材料，提升我国碳化硅晶片的加工能力极为迫切。

[0007] 双面研磨是SiC晶片加工工序的第一步，其加工出的晶片质量直接影响后续工序的进行。传统的双面研磨液一般由去离子水、甘油、氨水、乙二胺和金刚石粉组成，其缺点是味道大、悬浮性能差、去除速率低、上下研磨盘易生锈等。最重要的是，在实际生产中，总是容易造成大量划伤，而且研磨过程中金刚石磨料颗粒容易聚集，造成磨料使用寿命偏短。

发明内容

[0008] 针对目前普遍使用的SiC晶片加工双面研磨液存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于高质量加工SiC晶片的研磨液，适用于对SiC晶片进行双面研磨。该研磨液的特点是状态稳定、无沉淀、分散均匀、可循环使用、去除速率快、加工的晶片较光亮且无明显划伤、还能高效防生锈，明显提高了磨料的寿命。

[0009] 为实现上述目的，本发明用于SiC晶片加工的研磨液，该研磨液由去离子水、金刚石粉、甘油、防锈剂和添加剂配制而成。

[0010] 其中，防锈剂是其必不可少的成分之一，其作用是在研磨过程中防止研磨盘生锈，尤其是在双面研磨中防止上研磨盘和下研磨盘生锈。甘油的作用是增加研磨液的粘稠度。

[0011] 优选的添加剂包括丙烯酸聚合物、三乙醇胺、聚乙烯和去离子水，该添加剂用于改善金刚石粉的表面活性，从而增强研磨液的稳定性，添加剂呈胶体状，无刺激性气味。

[0012] 进一步优选的添加剂的成分包括质量百分比为60-70％的去离子水、质量百分比为5-15％的丙烯酸聚合物、质量百分比为15-25％的三乙醇胺和质量百分比为3-7％的聚乙烯。

[0013] 更进一步优选的添加剂的成分包括质量百分比为65％的去离子水、质量百分比为10％的丙烯酸聚合物、质量百分比为20％的三乙醇胺和质量百分比为5％的聚乙烯。

[0014] 可选地，研磨液中去离子水、防锈剂和甘油的体积比为100∶5～10∶1～3。

[0015] 为实现上述目的，本发明涉及一种用于高质量研磨碳化硅晶片的研磨液的制备方法，包括如下步骤：(1)将去离子水、防锈剂和甘油按照100∶5～10∶1～3的体积比混合，并搅拌均匀得到混合液；(2)将金刚石粉加入到上述混合液中，并搅拌均匀得到中间液体；(3)将添加剂加入到中间液体中，并且搅拌均匀得到研磨液。

[0016] 优选地，步骤(1)中去离子水、防锈剂和甘油的体积比为100∶5～10∶1～3；步骤(2)中加入金刚石粉的量按照如下配比：每1升混合液加入10～100克的金刚石粉，其中金刚石粉的颗粒大小为2～4微米，步骤(3)中加入添加剂的量按照如下配比：每100升中间液体中加入10～50升的添加剂；步骤(3)中添加剂的成分包括质量百分比为60-70％的去离子水、质量百分比为5-15％的丙烯酸聚合物、质量百分比为15-25％的三乙醇胺和质量百分比为3-7％的聚乙烯

[0017] 更优选地，步骤(3)中添加剂的成分包括质量百分比为65％的去离子水、质量百分比为10％的丙烯酸聚合物、质量百分比为20％的三乙醇胺和质量百分比为5％的聚乙烯。

[0018] 步骤(2)的搅拌速度不小于400转/分钟，步骤(3)的搅拌速度不大于200转/分钟。

[0019] 利用此方法配制的研磨液味道清新，分散均匀，状态稳定，基本无沉淀，可循环使用，加工晶片去除速率快，加工出的碳化硅晶片较光亮，且无明显划痕，还可高效防止上下研磨盘生锈。该研磨液的使用循环次数，可以通过改变加入添加剂的量或者不同添加剂的比例来调节。

[0020] 为实现上述目的，本发明还涉及一种研磨碳化硅晶体的方法，该方法使用由去离子水、金刚石粉、甘油、防锈剂和添加剂配制而成的研磨液对碳化硅晶体进行双面研磨。使用该方法加工的碳化硅晶片较光亮且无明显划伤、研磨过程中能够有效防止生锈，能够延长磨料寿命并且提高研磨效果。

具体实施方式

[0021] 下面通过实施例来进一步描述本发明，但实际可实现的工艺不限于这些实施例。

[0022] 研磨液由去离子水、金刚石粉、甘油、防锈剂和添加剂配制而成。该研磨液的特点是状态稳定、无沉淀、分散均匀、可循环使用、去除速率快、加工的晶片较光亮且无明显划伤、还能高效防生锈，明显提高了磨料的寿命。

[0023] 其中，防锈剂是其必不可少的成分之一，其作用是在研磨过程中防止研磨盘生锈，尤其是在双面研磨中防止上研磨盘和下研磨盘生锈。甘油的作用是增加研磨液的粘稠度。

[0024] 添加剂包括丙烯酸聚合物、三乙醇胺、聚乙烯和去离子水，该添加剂用于改善金刚石粉的表面活性，从而增强研磨液的稳定性，添加剂呈胶体状，无刺激性气味。其中去离子水、丙烯酸聚合物、三乙醇胺和聚乙烯的质量百分比分别为60-70％、5-15％、15-25％和3-7％，尤其是去离子水、丙烯酸聚合物、三乙醇胺和聚乙烯的质量百分比分别为65％、10％、20％和5％。

[0025] 其中研磨液中去离子水、防锈剂和甘油的体积比为100∶5～10∶1～3。

[0026] 本发明包括一种用于高质量研磨碳化硅晶片的研磨液的制备方法，包括如下步骤：(1)将去离子水、防锈剂和甘油按照100∶5～10∶1～3的体积比混合，并搅拌均匀得到混合液；(2)将金刚石粉加入到上述混合液中，并搅拌均匀得到中间液体；(3)将添加剂加入到中间液体中，并且搅拌均匀得到研磨液。

[0027] 优选地，步骤(1)中去离子水、防锈剂和甘油的体积比为100∶5～10∶1～3；步骤(2)中加入金刚石粉的量按照如下配比：每1升混合液加入10～100克的金刚石粉，其中金刚石粉的颗粒大小为2～4微米，步骤(3)中加入添加剂的量按照如下配比：每100升中间液体中加入10～50升的添加剂；步骤(3)中添加剂的成分包括质量百分比为60-70％的去离子水、质量百分比为5-15％的丙烯酸聚合物、质量百分比为15-25％的三乙醇胺和质量百分比为3-7％的聚乙烯。

[0028] 更优选地，步骤(3)中添加剂的成分包括质量百分比为65％的去离子水、质量百分比为10％的丙烯酸聚合物、质量百分比为20％的三乙醇胺和质量百分比为5％的聚乙烯。

[0029] 步骤(2)的搅拌速度不小于400转/分钟，步骤(3)的搅拌速度不大于200转/分钟。

[0030] 利用此方法配制的研磨液味道清新，分散均匀，状态稳定，基本无沉淀，可循环使用，加工晶片去除速率快，加工出的碳化硅晶片较光亮，且无明显划痕，还可高效防止上下研磨盘生锈。该研磨液的使用循环次数，可以通过改变加入添加剂的量或者不同添加剂的比例来调节。

[0031] 本发明还包括一种研磨碳化硅晶体的方法，尤其是一种双面研磨碳化硅晶体的方法，使用由上述去离子水、金刚石粉、甘油、防锈剂和添加剂配制而成的研磨液对碳化硅晶体进行双面研磨。使用该方法加工的碳化硅晶片较光亮且无明显划伤、研磨过程中能够有效防止生锈，能够延长磨料寿命并且提高研磨效果。

[0032] 下面的实施例具体描述了研磨液的制备过程，其步骤和各成分含量是本领域技术人员能够进行合理改进的，不影响本发明的研磨液的制备。

[0033] 实施例1：

[0034] 将去离子水、防锈剂、甘油按100∶10∶1的体积比混合，并充分搅拌得到混合液；

[0035] 按1升混合液加入10克金刚石粉的比例将适量的金刚石粉(颗粒大小约2～4微米)加入到已经配好的混合物中，用搅拌器以400转/分钟的速度高速搅拌，充分混合得到中间液体；

[0036] 将添加剂加入到中间溶液中，并且以200转/分钟的速度搅拌均匀得到研磨液，其中添加剂的加入量为每100升的中间液体加入10升添加剂。

[0037] 其中添加剂的成分包括质量百分比为60％的去离子水、质量百分比为15％的丙烯酸聚合物、质量百分比为18％的三乙醇胺和质量百分比为7％的聚乙烯。上述配出的研