[發明專利]基于類球形氧化鈰磨粒的拋光液及其制備方法、應用

有效

• 申請號: 202211030992.3
• 申請日: 2022-08-26
• 公開（公告）號: CN115368826B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發明（設計）人: 倪自豐;陳國美;戴蒙姣;陳宗昱
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C09G1/02
• 分類號: C09G1/02
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 彭素琴

本發明涉及表面處理技術領域，具體為一種基于類球形氧化鈰磨粒的拋光液及其制備方法、應用。本發明提供的拋光液的制備方法，首先采用Cesupgt;3+/supgt;為原料，同時加入聚乙烯吡咯烷酮制備得到形貌，再以乙醇為溶劑，采用溶劑熱法制備出類球形形貌、大小可控、粒度分布均勻的氧化鈰磨粒，克服了氧化鈰不均勻團聚的技術難題，成功制得了立方螢石結構的CeOsubgt;2/subgt;，微觀形貌呈類球形、粒徑100～200nm、粒徑分布均勻；然后基于本發明的特定類球形氧化鈰磨粒，通過特定濃度、特定種類的表面活性劑的選擇(SDBS或PEG?2000)，結合0.05mol/L的KMnOsubgt;4/subgt;，控制拋光液PH值為2時制得的拋光液，最終實現了拋后SiC晶片的材料去除率不低于600nm/h，同時晶片表面粗糙度不高于0.23nm，取得了預料不到的技術效果。

技術領域

本發明涉及表面處理技術領域，尤其是涉及化學機械拋光領域，具體為一種基于類球形氧化鈰磨粒的拋光液及其制備方法、應用。

背景技術

為了提高電子器件的性能，要求晶片表面具有超高的平整度、超光滑、無損傷，完整晶格且無晶向偏差。晶片表面的的細微缺陷就會影響其性能，從而降低電子器件的功能。例如：以SiC為發光二極管(LED)襯底的III-V復合關鍵材料，襯底表面的凹坑、劃痕等微缺陷都會影響GaN薄膜的生長質量，從而制約了高性能LED器件的發展。在集成電路制造領域，特別是超大規模集成電路的制造對器件襯底的表面質量的要求不斷提高，電子器件的集成度越來越高，特征尺寸越來越小，因此，晶體材料的表面質量是制約大規模集成電路發展速度的直接影響因素。

化學機械拋光這種基于機械、化學協同作用的超精密加工技術是目前幾乎唯一能夠實現全局平坦化的表面處理技術，已經廣泛用于集成電路芯片，微型機械系統(MEMS)、光學玻璃等表面的平整。

目前，在光學玻璃、半導體晶片等的化學機械拋光工藝中，最常用的磨粒包括膠體二氧化硅(SiO₂)、氧化鋁(Al₂O₃)、CeO₂等。膠體SiO₂磨粒呈球形，粒徑約100nm，且粒度分布較均勻，能獲得較好的表面質量，但對硬、脆工件的材料去除率較小。Al₂O₃磨粒的表面形狀不規則，且硬度很大，容易在工件表面產生劃痕。CeO₂磨粒表面化學活性強，能在工件表面生成易于去除的化學齒，易獲得優異的拋光性能，但是生產工藝還不是很成熟。

目前，在CeO₂磨粒的應用領域內也出現了一些制備方法，主要有氣相法，固相法和液相法。氣相法指的是將兩種或兩種以上的單質或者化合物在氣體中進行反應的過程，制得的CeO₂磨粒往往性質較穩定、粒度較小、分布較均勻，然而制備的過程較為復雜，而且設備較為昂貴，不易經常采用。固相法指的是先通過固體反應物合成前驅體，再煅燒前驅體得到最終產物的過程，該方法所用設備、操作過程較為簡單，但制得的CeO₂粒度大、粒度分布不均勻且純度較低，因此只適用于對CeO₂粒子的質量要求不高的場合。液相法通過直接控制反應物濃度、分散劑濃度、攪拌速度、反應時間、反應溫度等反應條件合成鈰前驅體。與其他合成方法相比，液相法生產設備簡單、過程容易控制、合成產物純度高，是工業化生產制備CeO₂粒子最常用的方法，但磨粒的形貌，大小不可控，粒度分布也不均，用于制作拋光液容易團聚，對拋光性能影響較大，不利于在CeO₂粒子在拋光液中的應用。

發明內容

技術問題：

提供一種類球形氧化鈰磨粒的制備方法，制得的氧化鈰磨粒形貌，大小可控，粒度分布均勻；提供一種基于該類球形氧化鈰磨粒的拋光液，經該拋光液處理的SiC晶片的材料去除率不低于600nm/h，同時晶片表面粗糙度不高于0.23nm。

技術方案：