[发明专利]软脆晶片研磨抛光用磨料的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种软脆晶片研磨抛光用磨料的制备方法及其应用，采用一种利用沉降原理对磨料进行精确粒度分级的方法，通过对磨料在悬浮液中的分散性改进、沉降时间精确控制以及分离次数的控制，对微米级磨料进行精确分级，制备粒度分布均匀的高品质磨料，以达到碲锌镉等特殊晶片精密表面加工的要求。本发明所述分级方法还具有分级下限低、分级精度高、设备简单易操作、低能耗、低成本的优点。

技术领域

本发明涉及一种微米级粉体的精确分级方法及其应用，特别是涉及一种研磨抛光用磨料的制备方法及其应用，应用于制备特殊晶片研磨抛光工艺技术领域。

背景技术

半导体材料以及光电子材料的应用越来越广。如碲锌镉(CZT)单晶体是室温核辐射探测器的首选材料，CZT单晶体探测器在室温下具有超高分辨率、无需液氮冷却、体积小、携带方便等特点，成为新一代核辐射探测器，在国家安全防务、核探测、核控制、天体物理以及医学等领域具有巨大的应用前景，是国际上高新技术领域研究的热点。同时CZT单晶体也是外延碲镉汞(HgCdTe)薄膜材料的优质衬底。无论是用于探测器还是用作衬底材料，都对晶片表面质量有着极为苛刻的要求，需要经过机械研磨、机械抛光、化学抛光和化学机械抛光等高精密的表面加工处理，得到良好的晶片表面质量。

碲锌镉等高精密晶片具有软而脆的特性，是一种难加工材料，其高要求的表面加工工艺对研磨抛光料的性能提出了更高的要求。由于其软脆特性，若磨料中存在异常大颗粒，精密研磨抛光后易在晶片表面产生划痕等缺陷。小颗粒的存在将导致相同浓度磨抛液的磨抛速率下降。不均匀的粒度分布，即大小颗粒同时存在将引起磨抛速率、磨抛后晶片表面粗糙度、表面质量的不稳定。因此，为得到良好的磨抛后晶片表面，对磨料进行精确分级处理，制备粒度分布均匀的高品质磨料成为提高晶片表面加工质量的关键。

目前成熟的分级技术分为干法分级和湿法分级两大类。干法分级机是目前发展较快的重要精细分级设备，它们大多是采用惯性力场或离心力场对粉体进行分级。较典型的干法分级设备有叶轮分级机、涡轮式分级机等，其主要分级原理是利用不同尺寸颗粒离心力不同，叶轮、涡轮旋转带动气流，颗粒在气流的离心作用下达到分级的目的。湿法分级机主要有重力沉降式和离心式水力分级机。常见的湿法分级设备有水力旋流器、卧式螺旋离心分级机等，主要依靠粒径不同的颗粒在溶液中的重力不同或是在高速旋转的溶液中的离心力不同，对颗粒进行分级。无论是叶轮、涡轮式干法分级机还是离心式湿法分级机，都需要复杂的分级设备，能耗较大，成本较高，且对于20μm以下的粉体的分级效果不理想。重力沉降式分级机虽然具有设备简单的特点，但同样存在分级精度低、分级效果不理想的问题。然而，高性能半导体材料表面加工要求使用粒径很小的磨料，达到20μm以下，甚至小于5μm。由于微米级粉体体积小，表面能量大，极易团聚，分级十分复杂和困难，传统的分级设备及方法制备的粉体显然无法满足高性能半导体材料用磨料的使用要求。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种软脆晶片研磨抛光用磨料的制备方法及其应用。本发明采用沉降法，利用不同粒径颗粒在水溶液中沉降速率不同的原理，对磨料进行精确的粉体粒度分级，以精确制备粒度分布均匀的高性能、高品质研磨抛光用磨料，克服传统的粉体分级技术分级精度低、设备要求高，制备的磨料无法满足碲锌镉等特殊性能晶片的表面加工要求等问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种软脆晶片研磨抛光用磨料的制备方法，利用沉降法对磨料进行粒度分级，以制备粒度分布均匀的高品质磨料，包括如下步骤：

a.调控磨料在水中分散性：