[发明专利]一种4H－SiC单晶片研磨工序用研磨膏及其制备方法

说明书

技术领域：

    本发明涉及超精密研磨技术，特别是一种适用于对4H－SiC单晶片进行研磨工序时所用的研磨膏及其制备方法。

背景技术：

    SiC基器件的使用性能和制造成本是制约微电子、光电子等产业发展重要因素，而器件的使用性能与SiC单晶基片表面加工质量密切相关，因此，如何高精度、高质量、高效率和低成本地实现SiC单晶基片超光滑无损伤表面的加工已成为超精密加工技术领域的前沿性研究课题。目前，SiC单晶基片的加工主要还是沿用晶体基片传统加工工艺：内圆锯切片、游离磨料研磨和化学机械抛光(CMP)。研磨工序是最终化学机械抛光前的重要工序，它的质量高低，决定了后序工序的加工成本及质量，所以对于SiC单晶基片的加工时采用何种手段可以提高加工精度，成为该领域研究的主要方向。

发明内容：

本发明的目的是设计一种能够有效提高4H－SiC单晶基片加工精度的研磨工序用研磨膏及其制备方法

本发明的技术方案是，一种4H－SiC单晶片研磨工序用研磨膏，其特征在于：当制作 100g研磨膏时各组份所占的重量份如下：磨料5g～30g；分散剂 5g～30g；助研剂5g～25g；润滑剂5g～25g；增稠剂5g～25g；辅助剂1g～5g；调和剂1g～15g。所述的磨料为碳化硼微粉、立方氮化硼微粉或金刚石微粉，这些微粉的粒径是3.5～50μm。所述分散稳定剂为丙三醇、三乙醇胺、聚乙烯醇、聚丙二醇、壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或两种或三种的混合物。所述的助研剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氧化铬、硬脂酸、蜂蜡、桕子油、乙醇胺、异丙醇胺、二羟乙基乙二胺中的一种或两种以上的混合物。所述的增稠剂为石腊、棕榈蜡、太空蜡中的一种或两种或三种的混合物。所述的润滑剂为凡士林、球形纳米粉末（其粒径为1~5nm）。所述的调和剂为水、甘油、油酸、煤油的一种或两种以上的混合物。所述的辅助剂为防腐剂、着色剂和芳香剂的混合物。所述的辅助剂为防腐剂、着色剂和芳香剂的混合物。一种4H－SiC单晶片研磨工序用研磨膏的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）取干净的搅拌棒和容器若干，待用；（2）先秤量助研剂，充分混合，如需加热，则加热至溶化，搅拌均匀，待用；（3）秤量增稠剂，加热至90～100℃，待完全溶化后，加入润滑剂、调和剂及分散剂，搅拌均匀；（4）秤量所需的磨料微粉，根据磨料微粉粒度用相应的筛网进行筛过，使其疏松与均匀，待用；（5）将步骤（2）配制的助研剂与步骤（3）配制的混合物进行混合；加热并搅拌，待加热温度在60～80℃时，加入步骤（4）中备好的磨料微粉，充分搅拌，并加入辅助剂，搅拌均匀后，让其自然冷却成膏。对上述配制的研磨膏按需分装，并标注好磨粒号数及名称，便于使用。

本发明所制得的研磨膏具备良好的稳定性，可在常温下，保质18个月以上，所加入化学物质不发生失效和析出现象，本发明制得的研磨膏可以对4H－SiC单晶片的加工有效提高加工精度。

具体实施方式：

详细描述实施例，

实施例1：以制备100g研磨膏为例，按比例称量14%的蜂蜡、43%的硬脂酸及43%的桕子油共17g，放入干净的器皿中，充分混合并加热至100℃，经精细过滤后，制成可用的混合脂备用（保持一定的温度，防止冷凝）；取石蜡19g放入另一干净的器皿中，加热至90℃，待完全溶化后，加入15g的凡士林、2g 5nm的球型粉末、9g的油酸、26g的三乙醇胺，搅拌均匀，然后加入前期已制好的混合脂，加热至60℃并搅拌均匀，再加入平均粒径35μm的金刚石微粉9g，搅拌均匀，最后加入3g的辅助剂(其中防腐剂1.45g、配制好的氧化铁棕着色剂1.45g、芳香剂0.1g)，搅拌均匀，自然冷却，即可配制成100g研磨膏（棕色）。

 用上述配好的研磨膏，在ZYP300研磨机上研磨2英寸的4H-SiC单晶片（0001）C面和Si面，研磨前，表面粗糙度Ra在0.6μm左右。研磨压力为2psi，研磨盘转速为60r/min，工件转速为60 r/min，研磨时间为15min，研磨后，4H-SiC单晶片（0001）C面的表面粗糙度变为0.41μm, 研磨后在电子显微镜下观察，表面无划痕，研磨速率达到1.94μm/min；4H-SiC单晶片（0001）Si面的表面粗糙度变为0.38μm, 研磨后在电子显微镜下观察，表面无划痕，研磨速率达到2.50μm/min。