[发明专利]一种适用于碲锌镉软脆晶片研磨抛光的研磨料

说明书

本发明提出了一种研磨抛光加工过程中使用的研磨料，其研磨料的晶型为α‑氧化铝，颗粒形状为规则的板片状；粒径D50为2～9μm，D90不高于10μm，D10不低于1.5μm，板片厚度为0.9～2.2μm；所述磨料在悬浮液中不发生沉降与絮凝；更特别的，本发明所述研磨料具有极强的化学稳定性，适用于强酸强碱环境，能够非常好的适用于碲锌镉等软脆晶片的精密研磨抛光工艺，不易嵌入晶片，不易产生划痕，并且去除速率较高。

技术领域

本发明涉及一种研磨抛光加工过程中使用的研磨料，具体涉及一种以片状氧化铝粉为基，且适合碲锌镉等软脆性晶片研磨抛光加工的研磨料，属于无机非金属及晶片表面抛光技术领域。

背景技术

碲锌镉(CZT)晶体是典型的软脆性材料，具有闪锌矿结构。CZT作为半导体材料，常用于外延HgCdTe薄膜的衬底，同时也是室温核辐射探测器的首选材料，如果CZT晶锭切割后，其晶片表面存在损伤层，则其表面损伤层内的晶格周期性将会被严重破坏，从而形成空间电荷区，造成表面漏电流，最终影响CZT电极接触和器件性能；同时，CZT作为外延衬底材料，需要具有完整的超光滑表面，衬底表面存在损伤层、杂质以及微缺陷，将导致外延生长薄膜存在高位错密度以及晶格畸变等各种问题。因此，CZT单晶片表面的微裂纹、加工产生的位错、颗粒嵌入、非晶转变、残余应力等缺陷会大大降低器件的性能，甚至失效。如作为衬底，这些缺陷会转移到HgCdTe薄膜中，而作为核辐射探测器，这些缺陷会使得x射线和γ射线透过时发生折射、散射等现象，使得分辨率大大降低，直至失效。所以，鉴于一些晶体的表面质量对其作为器件和衬底材料等应用的重要影响，在晶体生长后对晶体表面进行机械加工，得到完好、无机械损伤的表面非常重要。

通常，半导体晶片表面加工方法主要包括机械研磨、机械抛光、化学抛光和化学机械抛光。而对于CZT等这些具有软而脆的特殊性能的晶片，使用传统的研磨料、抛光液进行磨抛时，非常容易在其表面产生划伤和颗粒嵌入。因此，对于CZT等具有软而脆特殊性能晶片的表面加工，研磨料的质量有着极其苛刻的要求。

目前，研磨抛光液中的磨粒主要为氧化铝、氧化铈、氧化硅等无机粒子，其磨粒形状一般为球形或多角形。由于CZT等半导体晶片的软脆特性，以球形颗粒为基的抛光液，其球状颗粒在磨抛时易嵌入晶片表面，引起表面缺陷；以多角形颗粒为基的抛光液，其多角形颗粒棱角分明，在磨抛时易划伤晶片表面，表现为抛光后表面粗糙度较大，有划痕，表面缺陷较多。另外，半导体晶片的化学机械抛光通常需要在强酸强碱环境下进行，硅溶胶等无机粒子易与强酸强碱反应，极易导致抛光液不稳定，甚至失效。这些弊端严重影响了抛光液在CZT等软脆半导体晶片精密抛光上的应用。

发明内容

本发明的目的是针对普通研磨料由于其磨粒形状为球状、多角形而不利于CZT等软脆晶片的研磨抛光加工，提供一种颗粒形状为规则板片状的氧化铝磨料，通过使分散稳定性良好的片状氧化铝磨粒平行排列于被抛光材料表面，可以最大可能地避免划痕及次表面损伤的产生，以提高软脆晶片的抛光质量。

为达到上述目标，本发明提供一种适用于碲锌镉软脆晶片研磨抛光的研磨料：

研磨料晶型为α-氧化铝，颗粒形状为规则的板片状；粒径D₅₀为2～9μm，D₉₀不高于10μm，D₁₀不低于1.5μm，板片厚度为0.9～2.2μm。

本发明的研磨料要求在制备时进行分散处理，使研磨料颗粒在水溶液中不产生团聚絮凝。

主要验证步骤与解决方法为：以研磨料和去离子水质量比为1:30配制悬浮液，搅拌均匀后置于比色皿中静置，并使用分光光度计测量悬浮液吸光度，20min内悬浮液吸光度值不发生明显下降。若悬浮液吸光度发生明显下降，则调节悬浮液PH，加入聚丙烯酸铵、柠檬酸、PBTCA或聚乙二醇分散剂中的至少一种，质量分数为0.5％-1.5％，搅拌5-10min后使用。