【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种二氧化锰包覆金刚石复合磨粒及制备方法、抛光液及制备方法，应用于碳化硅晶片的抛光加工工艺过程中，属于表面抛光加工。
技术介绍
1、碳化硅(sic)作为第三代半导体材料，相比于传统的半导体有更好的物理性能，如禁带宽度大，击穿电压高，热导率高等，这些特点使碳化硅广泛应用于高频率、高功率的器件中，碳化硅也因此成为最有前景的半导体材料之一。碳化硅化学性质稳定，与强酸或强碱很难在常温条件下发生反应，且碳化硅是高硬脆性材料，其抛光加工难度极大。碳化硅作为常见的衬底材料，要实现大规模应用，面对的最主要问题仍是如何在降低表面粗糙度的同时提高材料去除率(mrr)。
2、目前化学机械抛光(cmp)已经成为几乎唯一能实现全局平坦化的技术，cmp通过化学和机械作用，去除材料的表面粗糙峰及缺陷，得到高精度抛光表面。抛光液中的磨料是决定抛光质量的关键因素之一，其中传统的金刚石磨料硬度大，更适合用于碳化硅一类的硬脆材料抛光，但也容易对晶片造成亚表面损伤，使表面质量下降。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有的加工技术不足，提供一种二氧化锰包覆金刚石复合磨粒、其制备方法及应用，相比于传统金刚石磨粒，本专利技术的通过二氧化锰在金刚石表面的化学沉积形成包覆层，得到二氧化锰包覆金刚石复合磨粒，二氧化锰的加入，加速了碳化硅氧化为氧化硅的化学反应速率，降低了传统金刚石的磨粒硬度，在提高材料去除率的同时降低了表面粗糙度。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案，一种
3、s01：将金刚石分散于去离子水中，超声，得到金刚石悬浮液，然后对所述混合液金刚石悬浮液加热搅拌；
4、s02：在金刚石悬浮液中依次加入高锰酸钾、稀盐酸，持续恒温搅拌反应至瓶中出现深棕色物质；
5、s03：将所得产物离心，用乙醇和去离子水交替洗涤数次，干燥后得到二氧化锰包覆金刚石复合磨粒。
6、进一步的，所述步骤s01中金刚石粒径约为150-250nm。
7、进一步的，所述步骤s01中金刚石和去离子水的质量比为3:20。
8、进一步的，所述步骤s01中超声时间为20-30min；使用磁力搅拌，水浴加热温度为50℃。
9、进一步的，所述步骤s02中稀盐酸浓度为3mol/l。
10、进一步的，所述步骤s02中金刚石粉末、高锰酸钾、稀盐酸溶液的质量比为1500:(0.33～16.69):300。
11、进一步的，所述步骤s02中使用磁力搅拌，水浴加热温度为50℃，加热时间为24h。
12、进一步的，所述步骤s03中离心的转速为4000-5000rpm，离心时间为5min。
13、进一步的，所述步骤s03中在60℃的鼓风干燥箱中干燥12h。
14、一种二氧化锰包覆金刚石复合磨粒，其由如上所述的制备方法得到。
15、一种二氧化锰包覆金刚石复合磨粒抛光液，包括如上所述的二氧化锰包覆金刚石复合磨粒进行制备。
16、一种二氧化锰包覆金刚石复合磨粒抛光液，向去离子水中加入1.5wt.％二氧化锰包覆金刚石复合磨粒和1.0wt.％高锰酸钾，磁力搅拌均匀后用稀硝酸溶液调节ph至2，超声，得到二氧化锰包覆金刚石复合磨粒抛光液。
17、进一步地，所述稀硝酸浓度为3mol/l；所述超声时间为30min。
18、本专利技术具有如下有益效果：
19、(1)本专利技术采用化学沉积制备二氧化锰包覆金刚石复合磨粒，该方法原料常见易得，可重复性强，适合推广使用。
20、(2)本专利技术的二氧化锰包覆金刚石复合磨粒抛光液应用于碳化硅晶片的化学机械抛光，有效降低了晶片的表面粗糙度，与纯金刚石磨粒相比，二氧化锰包覆金刚石复合磨粒的抛光速率最大提高了76％。
21、(3)本专利技术的二氧化锰包覆金刚石复合磨粒进行抛光时，二氧化锰加速了碳化硅的氧化速率，将碳化硅氧化成质软的氧化层，极大提高了材料去除率；同时二氧化锰降低了传统金刚石的磨粒硬度，使机械作用和化学作用达到了最佳的平衡。
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1.一种二氧化锰包覆金刚石复合磨粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种二氧化锰包覆金刚石复合磨粒的制备方法，其特征在于，所述步骤S01中金刚石粒径为150-250nm；
3.根据权利要求1所述的一种二氧化锰包覆金刚石复合磨粒的制备方法，其特征在于，所述步骤S02中稀盐酸浓度为3mol/L；
4.根据权利要求1所述的一种二氧化锰包覆金刚石复合磨粒的制备方法，其特征在于，所述步骤S03中离心的转速为4000-5000rpm，离心时间为5min；
5.一种二氧化锰包覆金刚石复合磨粒，其特征在于：其由权利1-4任一项所述的制备方法得到。
6.一种二氧化锰包覆金刚石复合磨粒抛光液，其特征在于：包括权利要求5所述的二氧化锰包覆金刚石复合磨粒进行制备。
7.一种二氧化锰包覆金刚石复合磨粒抛光液，其特征在于：向去离子水中加入1.5wt.％权利要求6所述的二氧化锰包覆金刚石复合磨粒和1.0wt.％高锰酸钾，磁力搅拌均匀后用稀硝酸溶液调节pH至2，超声，得到二氧化锰包覆金刚石复合磨粒抛光液。>
8.根据权利要求7所述的一种二氧化锰包覆金刚石复合磨粒抛光液的制备方法，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种二氧化锰包覆金刚石复合磨粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种二氧化锰包覆金刚石复合磨粒的制备方法，其特征在于，所述步骤s01中金刚石粒径为150-250nm；
3.根据权利要求1所述的一种二氧化锰包覆金刚石复合磨粒的制备方法，其特征在于，所述步骤s02中稀盐酸浓度为3mol/l；
4.根据权利要求1所述的一种二氧化锰包覆金刚石复合磨粒的制备方法，其特征在于，所述步骤s03中离心的转速为4000-5000rpm，离心时间为5min；
5.一种二氧化锰包...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷红，胡晓刚，陈怡，雷逸凡，
申请(专利权)人：太仓硅源纳米材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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