本申請屬于半導(dǎo)體化學(xué)機(jī)械拋光，具體涉及一種二氧化硅拋光液及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、在當(dāng)前拋光技術(shù)領(lǐng)域，膠體二氧化硅作為一種廣泛應(yīng)用的研磨介質(zhì)，卻存在拋光效率低和容易造成劃痕等缺點(diǎn)。相關(guān)技術(shù)中大多通過調(diào)整顆粒的形貌以增加顆粒間的接觸面積和摩擦力，進(jìn)而提高顆粒在拋光過程中的物理作用。然而，拋光速率提升有限，且更容易造成劃痕。因此，二氧化硅拋光技術(shù)有待進(jìn)一步改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本申請?zhí)岢鲆环N拋光效率較高的二氧化硅拋光液及其制備方法。

2、本申請第一方面提出了一種二氧化硅拋光液，包括二氧化硅復(fù)合顆粒，所述二氧化硅復(fù)合顆粒包括網(wǎng)狀顆粒和球形顆粒，所述球形顆粒連接在所述網(wǎng)狀顆粒表面，所述二氧化硅復(fù)合顆粒中羥基含量大于等于0.001mol/g氧化硅。由此，本申請所述的二氧化硅拋光液具有較高的拋光效率，且不容易造成劃痕。

3、在一些實(shí)施例中，所述球形顆粒通過硅烷偶聯(lián)劑連接在所述網(wǎng)狀顆粒表面。由此可進(jìn)一步提高二氧化硅拋光液的拋光效率。

4、在一些實(shí)施例中，所述硅烷偶聯(lián)劑的通式為rsix3；其中，r選自氨基、巰基、乙烯基、環(huán)氧基、氰基和甲基丙乙烯酰氧基中的至少一種；x選自甲氧基、乙氧基中的至少一種。由此，材料來源廣泛，成本較低，可對球形顆粒表面進(jìn)行修飾。

5、在一些實(shí)施例中，所述硅烷偶聯(lián)劑與所述球形顆粒的摩爾比為3：100～8：100。在上述摩爾比范圍內(nèi)，有利于將硅烷偶聯(lián)劑連接到球形顆粒表面，進(jìn)而可以使球形顆粒通過硅烷偶聯(lián)劑連接到網(wǎng)狀顆粒表面。

6、在一些實(shí)施例中，所述二氧化硅復(fù)合顆粒的比表面積為300m2/g～400m2/g，所述網(wǎng)狀顆粒的比表面積為400m2/g～500m2/g，所述球形顆粒的比表面積為100m2/g～200m2/g。由此可以提高拋光中顆粒和硅片的接觸面積，同時有利于暴露未反應(yīng)的羥基來促進(jìn)拋光過程中的化學(xué)作用力。

7、在一些實(shí)施例中，所述球形顆粒與所述網(wǎng)狀顆粒的質(zhì)量比為2：1～4：1。若質(zhì)量比過小，則拋光過程中機(jī)械作用力較小，拋光效果不理想；若質(zhì)量比過大，則羥基數(shù)量不夠，導(dǎo)致拋光效率提升不明顯。在上述質(zhì)量比范圍內(nèi)，有利于提升二氧化硅拋光液整體的拋光效果。

8、在一些實(shí)施例中，所述二氧化硅拋光液還包括氧化劑、ph調(diào)節(jié)劑、分散劑和第二無機(jī)溶劑。由此可以進(jìn)一步提升二氧化硅拋光液的拋光效率。

9、在一些實(shí)施例中，所述氧化劑包括雙氧水和高錳酸鉀中的至少一種。由此可以促進(jìn)氧化還原反應(yīng)，提高拋光效率。

10、在一些實(shí)施例中，所述ph調(diào)節(jié)劑包括四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、三乙醇胺、二乙醇胺、乙二胺、三乙胺、氫氧化鉀、氫氧化鈉、氨水、鹽酸、草酸、甲酸、乙酸、硝酸和l-酒石酸中的至少一種。ph直接影響了氧化硅的溶解度以及二氧化硅顆粒和硅片之間的作用力，從而大幅影響拋光速率。

11、在一些實(shí)施例中，所述分散劑包括高分子分散劑、水溶性陰離子分散劑和水溶性非離子分散劑中的至少一種；其中，所述高分子分散劑包括丙烯酸銨鹽和特殊聚羧酸型高分子分散劑中的至少一種，所述水溶性陰離子分散劑包括月桂基硫酸三乙醇胺、月桂基硫酸銨和聚氧乙烯烷基醚硫酸三乙醇胺中的至少一種，所述水溶性非離子分散劑包括聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯十六烷基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯油酰醚、聚氧乙烯高級醇醚和聚氧乙烯辛基苯基醚中的至少一種。由此，材料來源廣泛，可以提高二氧化硅拋光液的分散性。

12、本申請第二方面提出了一種二氧化硅拋光液的制備方法，包括：

13、將硅烷與第一無機(jī)溶劑混合，以便所述硅烷水解，得到凝膠；

14、將所述凝膠與堿混合，得到網(wǎng)狀顆粒；

15、將球形顆粒連接到所述網(wǎng)狀顆粒表面，得到二氧化硅復(fù)合顆粒；

16、將所述二氧化硅復(fù)合顆粒和氧化劑、ph調(diào)節(jié)劑、分散劑、第二無機(jī)溶劑混合，得到所述二氧化硅拋光液。

17、本申請通過增加二氧化硅復(fù)合顆粒表面羥基數(shù)量，利用拋光中羥基與氧化硅的反應(yīng)，提高拋光的化學(xué)作用力，從而提高拋光速率。

18、在一些實(shí)施例中，所述硅烷包括四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷和四丁氧基硅烷中的至少一種。由此，材料來源廣泛，成本較低。

19、在一些實(shí)施例中，所述硅烷在所述第一無機(jī)溶劑中的質(zhì)量濃度為3％～12％。硅烷含量過高會導(dǎo)致網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)過于牢固無法解開，硅烷濃度過低會導(dǎo)致成膠時間過長。硅烷濃度在上述范圍內(nèi)，有利于提高反應(yīng)效率，使得網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)易被解開。

20、在一些實(shí)施例中，將所述硅烷與所述第一無機(jī)溶劑混合進(jìn)行第一攪拌，所述第一攪拌的溫度為15℃～50℃，轉(zhuǎn)速為100rpm～500rpm，時間為0.5h～8h。由此有利于促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行，提高硅烷的水解效率。

21、在一些實(shí)施例中，所述凝膠的粘度為10mpas～100mpas。若粘度過低，則網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)并未形成；若粘度過高，由于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)過于牢固，導(dǎo)致最后無法解開而直接成膠。凝膠的粘度在上述范圍時，有利于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被解開。

22、在一些實(shí)施例中，所述堿包括氫氧化鉀、氫氧化鈉、氨水、四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、三乙醇胺、二乙醇胺、三乙胺、乙二胺、三乙烯二胺、吡啶、3-乙氧基丙胺中的至少一種。由此，材料來源廣泛，成本較低，有利于破壞網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

23、在一些實(shí)施例中，所述堿和所述硅烷的摩爾比為3：100～16：100。若堿量過少會導(dǎo)致網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)無法被破壞；若堿量過多則會造成原料浪費(fèi)。在上述比例范圍內(nèi)，有利于破壞網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

技術(shù)特征：

1.一種二氧化硅拋光液，其特征在于，包括二氧化硅復(fù)合顆粒，所述二氧化硅復(fù)合顆粒包括網(wǎng)狀顆粒和球形顆粒，所述球形顆粒連接在所述網(wǎng)狀顆粒表面，所述二氧化硅復(fù)合顆粒中羥基含量大于等于0.001mol/g氧化硅。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化硅拋光液，其特征在于，所述球形顆粒通過硅烷偶聯(lián)劑連接在所述網(wǎng)狀顆粒表面；和/或

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化硅拋光液，其特征在于，所述二氧化硅復(fù)合顆粒的比表面積為300m2/g～400m2/g；和/或

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化硅拋光液，其特征在于，所述球形顆粒與所述網(wǎng)狀顆粒的質(zhì)量比為2：1～4：1。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化硅拋光液，其特征在于，所述二氧化硅拋光液還包括氧化劑、ph調(diào)節(jié)劑、分散劑和第二無機(jī)溶劑。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的二氧化硅拋光液，其特征在于，所述氧化劑包括雙氧水和高錳酸鉀中的至少一種；和/或

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的二氧化硅拋光液，其特征在于，所述高分子分散劑包括丙烯酸銨鹽和特殊聚羧酸型高分子分散劑中的至少一種；和/或

8.一種制備權(quán)利要求1～7中任一項所述的二氧化硅拋光液的方法，其特征在于，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述硅烷包括四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷和四丁氧基硅烷中的至少一種；和/或

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，得到所述凝膠滿足以下條件的至少之一：

技術(shù)總結(jié)
本申請屬于半導(dǎo)體化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種二氧化硅拋光液及其制備方法，該二氧化硅拋光液包括二氧化硅復(fù)合顆粒，所述二氧化硅復(fù)合顆粒包括網(wǎng)狀顆粒和球形顆粒，所述球形顆粒連接在所述網(wǎng)狀顆粒表面，所述二氧化硅復(fù)合顆粒中羥基含量大于等于0.001mol/g氧化硅。由此，該二氧化硅拋光液的拋光效率較高，且不容易造成劃痕。

技術(shù)研發(fā)人員：蘇宏久,王卓杰,李德翔,雒睿雯,宋平
受保護(hù)的技術(shù)使用者：甬江實(shí)驗(yàn)室
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28