本发明属于抛光材料领域，特别涉及一种碳化硅抛光液及其制备方法和应用。
背景技术：
1、sic是主要的第三代半导体材料。与第一代半导体si和第二代半导体gaas等单晶材料相比，sic晶体具有禁带宽度大、热导率高、电子饱和漂移速率大、临界击穿电场高、介电常数低、化学稳定性好等特点，在高频、大功率、耐高温、抗辐照半导体器件及紫外探测器和短波发光二极管等方面具有广泛的应用前景，用其制成的器件可在600℃以上高温使用。sic晶体由sic四面体密堆积而成。由于堆积方式的不同，sic具有200多种不同的晶型，但能够稳定存在的只有3c、2h、4h、6h和15r等少数几种。碳化硅半导体符合产业链条的整体模式。通过碳化硅原材料、晶体、衬底、外延、芯片、模块的组合，完成碳化硅半导体的呈现，符合产业发展模式应用。碳化硅单晶体生长符合碳化硅的器件标准内容，通过有效的构成、热点模式发展分析，拓展发展趋势效果，实现有效的碳化硅单晶体应用。由于单晶碳化硅硬度大，单晶碳化硅晶圆的加工一直是个难题。加工碳化硅晶圆主要通过粗和细钻石液研磨，达到快速减薄的目的，然后再通过超粗精抛光获得完美的表面。
2、化学机械抛光技术(chemical mechanical polishing，cmp)是集成电路制造中获得全局平坦化的唯一一种手段，这种工艺就是为了能够获得既平坦、又无划痕和杂质玷污的表面而专门设计的。cmp属于化学作用和机械作用相结合的技术，其过程相当复杂，影响因素很多。首先工件表面材料与抛光液中的氧化剂、催化剂等发生化学反应，生成一层相对容易去除的软质层，然后在抛光液中的磨料和抛光垫的机械作用下去除软质层，使工件表面重新裸露出来，然后再进行化学反应，这样在化学作用过程和机械作用过程的交替进行中完成工件表面抛光。抛光液在化学机械抛光中起了关键作用。
3、目前碳化硅抛光液主要以氧化铝或者氧化锆等超硬材料为磨料，但此类抛光液会在表面十分容易造成划伤和粗糙度偏大。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种碳化硅抛光液及其制备方法和应用，以解决现有技术单纯氧化铝磨料划伤高和粗糙度大的问题。本发明主要通过在氧化铝或氧化锆等超硬磨料磨料的基础上引进有机磨料从而形成混合磨料，进一步降低划伤和降低粗糙度，进一步缩短后面精抛加工制程的效率。
2、本发明提供一种抛光液，按重量百分比，组分包括：
3、其中所述磨料包括超硬磨料和有机磨料。
4、优选地，所述液相载体为水；
5、所述超硬磨料和有机磨料，按任意比例混合。
6、优选地，所述磨料包括超硬磨料0.5-10％，有机磨料0.5-5％；
7、优选地，所述超硬磨料包括氧化铝、氧化锆中的一种或几种，优选氧化铝；所述超硬磨料的粒径为5nm-2μm，优选60nm-0.5μm，最优选100nm-0.3μm。
8、优选地，所述有机磨料为聚合物形成的微球，所述有机磨料的粒径范围为50nm-5μm，优选100nm-2μm之间，最优选0.5um-1μm之间。
9、优选地，所述聚合物形成的微球包括塑料微球、合成橡胶微球、合成纤维微球。
10、优选地，其中塑料微球包括聚苯乙烯球磨料、聚乙烯球磨料、聚丙烯球磨料中的一种或几种。
11、优选地，所述合成橡胶微球包括丁苯橡胶微球、丁腈橡胶微球、异戊二烯橡胶微球中的一种或几种。
12、优选地，所述合成纤维微球包括尼龙微球、涤纶微球、腈纶微球、丙纶微球、维纶微球中的一种或几种。
13、进一步优选地，有机磨料为尼龙微球。
14、优选地，所述氧化剂为有机氧化剂、无机氧化剂中的一种或几种。
15、优选地，其中无机氧化剂包括氯酸盐：clo3-、高氯酸盐：clo4-、无机过氧化物、硝酸盐：no3-、高锰酸盐mno4-、高铁酸盐feo42-、金属阳离子如：fe3+、cu2+等、过硼酸钠、过硼酸钾、氯酸、亚氯酸、氯酸、高氯酸、溴酸、高溴酸、碘酸、高碘酸、次氯酸盐、亚氯酸盐、溴酸盐、高溴酸盐、碘酸盐、高碘酸盐、中的一种或几种。
16、其中所述无机过氧化物包括na2o2、k2o2、mgo2、cao2、bao2、h2o2中的一种或几种。
17、优选地，所述有机氧化剂包括过醋酸、过甲酸、过氧化二枯基、过氧化苯甲酰、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化叔丁醇、过苯甲酸特丁酯、过氧乙酸、单过氧邻苯二甲酸、过氧三氟乙酸、过氧间氯苯甲酸、过氧苯甲酸、过氧对硝基苯甲酸中的一种或几种。
18、进一步地，所述氧化剂优选高锰酸钾或者高锰酸钠。最优选为高锰酸钾。
19、所述ph稳定剂与缓冲剂略微不同，本实验中的碱性稳定剂为强酸弱碱盐中的阳离子的水解来稳定碱性。这里需要重点说明的是不同的阳离子稳定的ph范围不同，这里的ph范围为对应的强酸弱碱盐溶解在纯水中后的ph，在此ph值上下有限范围内。本实验中的酸性稳定剂为强碱弱酸盐中的阴离子的水解来稳定酸性。这里需要重点说明的是不同的阴离子稳定的ph范围同样不同，这里的ph范围为对应的强碱弱酸盐溶解在纯水中后的ph，在此ph值上下有限范围内。
20、优选地，所述ph稳定剂包括碱性稳定剂、酸性稳定剂中的一种或几种。
21、优选地，所述碱性稳定剂为强酸弱碱盐，其中强酸弱碱盐中的阳离子为cu2+(如硝酸铜，氯化铜，硫酸铜)、al3+(如硝酸铝，硫酸铝，氯化铝)、fe3+(如硝酸铁，硫酸铁，氯化铁)、zn2+(硝酸锌，氯化锌，硫酸锌)、ni2+(硝酸镍，硫酸镍，氯化镍)中的一种或几种。
22、优选地，所述酸性稳定剂为强碱弱酸盐，其中强碱弱酸盐包括硅酸钾、硅酸钠、硅酸锂、磷酸钠，磷酸钾、偏铝酸钠，偏铝酸钾，铝酸钠，铝酸钾，硼酸钠，硼酸钾，砷酸钠，砷酸钾，硒酸钠，硒酸钾，碲酸钠，碲酸钠中的一种或几种。
23、优选地，所述强酸弱碱盐包括硝酸铜，氯化铜，硫酸铜、硝酸铝、硫酸铝、氯化铝、硝酸铁、硫酸铁、氯化铁、硝酸锌、氯化锌、硫酸锌、硝酸镍、硫酸镍、氯化镍中的一种或几种。
24、优选地，所述ph调节剂为氢氧化钾溶液、硝酸溶液中的一种或几种，ph的范围优选2.00-13.50。
25、优选地，所述碳化硅抛光液还包括分散剂0.01-0.1％。
26、优选地，所述分散剂(抑制硅溶胶结晶剂)包括多羟基有机物、酮类有机物、醚类有机物中的一种或几种；
27、优选地，其中多羟基有机物包括甘油、纤维素、葡萄糖、蔗糖、果糖、乙二醇、淀粉中的一种或几种；所述酮类有机物包括脂肪酮、脂环酮、芳香酮、饱和酮、不饱和酮中的一种或几种；所述醚类有机物包括醚是醇或酚的羟基中的氢被烃基取代的产物，通式为r-o-r'，其中r为饱和脂肪链；所述r'为饱和脂肪链，r和r’可以相同，也可以不同。
28、所述分散剂是为了减少硅溶胶颗粒的结晶，因为结晶容易附着在垫子表面，抛光的过程中容易产生微划伤，从而影响局部粗糙度过高。
29、优选地，所述碳化硅抛光液中还包括催化剂0.01-5％；所述催化剂包括hgcl2、ki、fe2+、铑单膦水溶性催化剂如tppts/rh、铑双膦水溶性催化剂如bisbis/rh、水合肼、三苯基膦三间磺酸钠盐、氯化铑、对甲苯磺酸、水溶性有机钼盐、吡啶类或咪唑类离子液体、二氯化二(1,10-邻菲罗啉、钼酸胺、cu－聚酰胺胺络合物、mn－聚酰胺胺络合物、偏钒酸钠、钒酸钠、invo4、cr(ⅵ)中的一种或几种。
30、所述催化剂的作用是加速所述的氧化剂与碳化硅的反应，它直接或者间接的参与到氧化剂与碳化硅的反应过程中去。
31、本发明提供一种碳化硅抛光液的制备方法，包括：
32、按重量百分比称取各组分，将超硬磨料和有机磨料混合，然后与除ph调节剂的其他组分混合，然后用ph调节剂调节ph值，得到碳化硅抛光液。
33、本发明提供一种所述抛光液在抛光碳化硅材料中的应用，所述碳化硅材料为绝缘碳化硅晶片、掺杂的碳化硅晶片(n型碳化硅或者p型碳化硅)、碳化硅薄膜中的一种或几种。碳化硅晶片的晶型可以是3c-sic，可以是4h-sic，可以是6h-sic，还可以是其他稳定的晶型。
34、本发明提供一种任一所述抛光液的抛光方法，包括，将碳化硅材料粘在抛光头上，采用权利要求1-8任一所述抛光液对碳化硅材料进行抛光。
35、所述所述碳化硅材料为绝缘碳化硅晶片、掺杂的碳化硅晶片、碳化硅薄膜中的一种或几种；；所述抛光工艺参数包括：抛光压力为3-6psi；抛光垫转速为50-110rpm；抛光片转速为50-110rpm；抛光液流速为30-130ml/min循环使用；抛光时间为15min-3h。
36、有益效果
37、本发明提供了一种新的碳化硅抛光液配制方法，所述碳化硅抛光液克服现有技术中的不足，其制备方法简单、高效。此外，所述抛光液通过加入不同的有机磨料，使得抛光液的抛光质量(包括结晶性能)、抛光速率和抛光表面亦获得很大提升。
1.一种抛光液，其特征在于，按重量百分比，组分包括：
2.根据权利要求1所述抛光液，其特征在于，所述液相载体为水；
3.根据权利要求2所述抛光液，其特征在于，所述聚合物形成的微球包括塑料微球、合成橡胶微球、合成纤维微球；
4.根据权利要求1所述抛光液，其特征在于，所述氧化剂为有机氧化剂、无机氧化剂中的一种或几种；
5.根据权利要求1所述抛光液，其特征在于，所述ph稳定剂包括碱性稳定剂、酸性稳定剂中的一种或几种；
6.根据权利要求5所述抛光液，其特征在于，所述强酸弱碱盐包括硝酸铜，氯化铜，硫酸铜、硝酸铝、硫酸铝、氯化铝、硝酸铁、硫酸铁、氯化铁、硝酸锌、氯化锌、硫酸锌、硝酸镍、硫酸镍、氯化镍中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述抛光液，其特征在于，所述ph调节剂为氢氧化钾、硝酸中的一种或几种；
8.根据权利要求1所述抛光液，其特征在于，所述碳化硅抛光液中还包括催化剂0.01-5％；所述催化剂包括hgcl2、ki、fe2+、铑单膦水溶性催化剂、铑双膦水溶性催化剂、水合肼、三苯基膦三间磺酸钠盐、氯化铑、对甲苯磺酸、水溶性有机钼盐、吡啶类或咪唑类离子液体、二氯化二(1,10-邻菲罗啉、钼酸胺、cu－聚酰胺胺络合物、mn－聚酰胺胺络合物、偏钒酸钠、钒酸钠、invo4、cr(ⅵ)中的一种或几种。
9.一种权利要求1-8任一所述抛光液的制备方法，包括：
10.一种权利要求1-8任一所述抛光液的抛光方法，包括，将碳化硅材料粘在抛光头上，采用权利要求1-8任一所述抛光液对碳化硅材料进行抛光。
11.根据权利要求10所述抛光方法，其特征在于，所述所述碳化硅材料为绝缘碳化硅晶片、掺杂的碳化硅晶片、碳化硅薄膜中的一种或几种；所述抛光工艺参数包括：抛光压力为3-6psi；抛光垫转速为50-110rpm；抛光片转速为50-110rpm；抛光液流速为30-130ml/min循环使用；抛光时间为15min-3h。
