[发明专利]一种二氧化硅溶胶的制备方法及蓝宝石化学机械抛光液

说明书

本发明涉及化工领域，具体涉及一种二氧化硅溶胶的制备方法及蓝宝石化学机械抛光液。一种二氧化硅溶胶的制备方法包括如下步骤：1)提供聚硅酸，将聚硅酸升温加热后，搅拌下加入碱，得溶液A；2)向所述步骤1)的溶液A中搅拌下加入丙三醇，得溶液B；3)向所述步骤2)的溶液B中搅拌下滴加碱，得二氧化硅溶胶。本发明二氧化硅溶胶为软团聚磨料，在提高抛光速率的同时能有效减少抛光过程中的划伤问题。

技术领域

本发明涉及化工领域，具体涉及一种二氧化硅溶胶的制备方法及蓝宝石化学机械抛光液。

背景技术

蓝宝石(Al₂O₃)是一种集优良光学、物理和化学性能于一体的多功能氧化物晶体，作为衬底被广泛应用于光电技术、光通讯窗口片及微电子工业等领域。蓝宝石表面质量对LED器件性能和质量有着非常重要的影响，目前要求超光滑、无缺陷，且粗糙度Ra小于0.2nm，因此对其最后一道抛光加工的要求很高。但是，由于蓝宝石晶体材料硬度高、脆性大，是典型的极难加工材料，其抛光加工随要求的提高相继经历了机械抛光、浴法抛光、浮法抛光、机械化学抛光(MCP)、化学机械抛光(CMP)和水合抛光等。其中，CMP是目前惟一可以实现全局平坦化的抛光方法，而且由于成本相对较低等优点，也是迄今为止惟一可以在蓝宝石大规模生产中应用的抛光方法。

在化学机械抛光过程中，抛光液是影响全局平坦化的关键因素之一，抛光液的好坏直接影响着材料的表面质量和材料去除率，目前市场上大多采用大粒径磨料(110nm左右)来提高抛光过程中的机械作用，以此提高抛光速率和生产效率。但是这种方法也同时产生了严重的表面划伤，已很难满足蓝宝石应用的要求。因此，如何既提高生产效率又提高抛光质量成为技术早日实现规模化应用的关键，也是整个行业亟待解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种软团聚的二氧化硅溶胶颗粒，通过控制制备方法使氧化硅磨料发生软团聚，从而使粒径变大、摩擦力增大，齿痕体积增大，达到提高抛光速率的目的，同时软团聚自身有一定的柔软度，对蓝宝石抛光后的表面质量影响较小，抛光后的蓝宝石表面质量能满足其应用要求。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供一种二氧化硅溶胶的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

1)提供聚硅酸，将聚硅酸升温加热后，搅拌下加入碱，得溶液A，

2)向所述步骤1)的溶液A中搅拌下加入丙三醇，得溶液B；

3)向所述步骤2)的溶液B中搅拌下滴加碱，得二氧化硅溶胶。

在本发明的一些实施方式中，所述步骤1)包括如下技术特征的一项或多项：

A1)所述步骤1)中聚硅酸的pH＜3；

A2)所述步骤1)中加热温度为90～120℃；

A3)所述步骤1)中搅拌速度为150～250rpm/min；

A4)所述步骤1)中碱的加入量为聚硅酸质量的0.01～1％，所述碱的浓度为0.01～1％；

A5)所述步骤1)中碱选自氢氧化钠、氨水、四甲基氢氧化铵中的一种或多种的组合。

在本发明的一些实施方式中，还包括如下技术特征的一项或多项：

B1)所述步骤2)中丙三醇的添加量为聚硅酸质量的0.1～10％，所述丙三醇的浓度为0.01～10％；

B2)所述步骤3)中碱选自氢氧化钠、氨水、四甲基氢氧化铵中的一种或多种的组合；

B3)所述步骤3)中碱的添加量为聚硅酸质量的0.01～0.1％，所述碱的浓度为0.01～1％，滴加碱的流量为2～20L/h；

B4)所述步骤3)中，搅拌速率为50～100rpm/min；