[發明專利]軟脆晶片研磨拋光用磨料的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 201810013519.1
• 申請日: 2018-01-08
• 公開（公告）號: CN108373904A
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 朱麗慧;毛曉辰;黃穎璞;黃清偉
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C09K3/14
• 分類號: C09K3/14;B24B37/04
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

本發明公開了一種軟脆晶片研磨拋光用磨料的制備方法及其應用，采用一種利用沉降原理對磨料進行精確粒度分級的方法，通過對磨料在懸浮液中的分散性改進、沉降時間精確控制以及分離次數的控制，對微米級磨料進行精確分級，制備粒度分布均勻的高品質磨料，以達到碲鋅鎘等特殊晶片精密表面加工的要求。本發明所述分級方法還具有分級下限低、分級精度高、設備簡單易操作、低能耗、低成本的優點。

技術領域

本發明涉及一種微米級粉體的精確分級方法及其應用，特別是涉及一種研磨拋光用磨料的制備方法及其應用，應用于制備特殊晶片研磨拋光工藝技術領域。

背景技術

半導體材料以及光電子材料的應用越來越廣。如碲鋅鎘(CZT)單晶體是室溫核輻射探測器的首選材料，CZT單晶體探測器在室溫下具有超高分辨率、無需液氮冷卻、體積小、攜帶方便等特點，成為新一代核輻射探測器，在國家安全防務、核探測、核控制、天體物理以及醫學等領域具有巨大的應用前景，是國際上高新技術領域研究的熱點。同時CZT單晶體也是外延碲鎘汞(HgCdTe)薄膜材料的優質襯底。無論是用于探測器還是用作襯底材料，都對晶片表面質量有著極為苛刻的要求，需要經過機械研磨、機械拋光、化學拋光和化學機械拋光等高精密的表面加工處理，得到良好的晶片表面質量。

碲鋅鎘等高精密晶片具有軟而脆的特性，是一種難加工材料，其高要求的表面加工工藝對研磨拋光料的性能提出了更高的要求。由于其軟脆特性，若磨料中存在異常大顆粒，精密研磨拋光后易在晶片表面產生劃痕等缺陷。小顆粒的存在將導致相同濃度磨拋液的磨拋速率下降。不均勻的粒度分布，即大小顆粒同時存在將引起磨拋速率、磨拋后晶片表面粗糙度、表面質量的不穩定。因此，為得到良好的磨拋后晶片表面，對磨料進行精確分級處理，制備粒度分布均勻的高品質磨料成為提高晶片表面加工質量的關鍵。

目前成熟的分級技術分為干法分級和濕法分級兩大類。干法分級機是目前發展較快的重要精細分級設備，它們大多是采用慣性力場或離心力場對粉體進行分級。較典型的干法分級設備有葉輪分級機、渦輪式分級機等，其主要分級原理是利用不同尺寸顆粒離心力不同，葉輪、渦輪旋轉帶動氣流，顆粒在氣流的離心作用下達到分級的目的。濕法分級機主要有重力沉降式和離心式水力分級機。常見的濕法分級設備有水力旋流器、臥式螺旋離心分級機等，主要依靠粒徑不同的顆粒在溶液中的重力不同或是在高速旋轉的溶液中的離心力不同，對顆粒進行分級。無論是葉輪、渦輪式干法分級機還是離心式濕法分級機，都需要復雜的分級設備，能耗較大，成本較高，且對于20μm以下的粉體的分級效果不理想。重力沉降式分級機雖然具有設備簡單的特點，但同樣存在分級精度低、分級效果不理想的問題。然而，高性能半導體材料表面加工要求使用粒徑很小的磨料，達到20μm以下，甚至小于5μm。由于微米級粉體體積小，表面能量大，極易團聚，分級十分復雜和困難，傳統的分級設備及方法制備的粉體顯然無法滿足高性能半導體材料用磨料的使用要求。

發明內容

為了解決現有技術問題，本發明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種軟脆晶片研磨拋光用磨料的制備方法及其應用。本發明采用沉降法，利用不同粒徑顆粒在水溶液中沉降速率不同的原理，對磨料進行精確的粉體粒度分級，以精確制備粒度分布均勻的高性能、高品質研磨拋光用磨料，克服傳統的粉體分級技術分級精度低、設備要求高，制備的磨料無法滿足碲鋅鎘等特殊性能晶片的表面加工要求等問題。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種軟脆晶片研磨拋光用磨料的制備方法，利用沉降法對磨料進行粒度分級，以制備粒度分布均勻的高品質磨料，包括如下步驟：

a.調控磨料在水中分散性：