[发明专利]一种砷化镓晶片抛光用超细抛光砂轮及其制备方法

说明书

本发明公开了一种砷化镓晶片抛光用超细抛光砂轮，由以下体积份数的原料制成：金刚石15~25份、偶联剂2~6份、造孔剂2.5~5.5份、二氧化硅15~25份、氧化铈5~10份、酚醛树脂15~22份；本发明还公开了该砷化镓晶片抛光用超细抛光砂轮的制备方法以及该超细抛光砂轮在砷化镓晶片抛光上的应用。本发明制得的超细抛光砂轮组织均匀且软，气孔率35~60%，孔径50~200μm；对半导体材料砷化镓晶片具有良好的磨削性能，磨削后的晶片表面损伤层低，且大大提高了生产效率和良品率。

技术领域

本发明属于砂轮技术领域，具体涉及一种砷化镓晶片抛光用超细抛光砂轮及其制备方法。

背景技术

砷化镓晶片属于Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体，化学式为GaAs，分子量为144.63，禁带宽度为1.4电子伏，砷化镓晶片可以制成电阻率比硅、锗高3个数量级以上的半绝缘高阻材料，用来制作集成电路衬底、红外探测器、r光子探测器等。用砷化镓晶片制成的半导体器件具有高温、高频、低温性能好、噪声小、抗辐射能力强等优点。砷化镓晶片是半导体材料中兼具多方面优点的材料，但是由于其特殊的结构形式，砷化镓晶片虽然有着硅一样的硬度，但是脆性远大于硅，在硬脆材料加工中，材料主要以断裂方式去除为主，而在超精密的加工中，材料主要以塑性方式去除为主，所以对于超细砂轮的制备需要结合其塑性去除方式进行设计。

在砷化镓晶片电路与器件的制备过程中，都是以砷化镓抛光晶片作为基础材料，抛光晶片的表面质量直接影响着器件的性能和成品率，通常离子注入层的深度在晶片0.1~0.5 um之间，而抛光后的晶片的损伤层也在这个表面范围内，所以制备表面质量好、亚表面损伤层低的砷化镓抛光晶片是十分重要的。

目前，砷化镓晶片的抛光方法主要是用CMP抛光，无可行的砂轮抛光方式。中国电子科技基团公司第四十六研究所的吕菲在“半导体技术”2009年09期里发表的“抛光工艺对GaAs抛光片粗糙度的影响”里显示：选用抛光液的作用进行上一道工序损伤层的去除。这种方式效率低且容易产生碎片，抛光时间长达30分钟以上，碎片的来源可能是上一道工序砂轮磨削后产生的隐裂，在抛光时压块压制时凸显出来。

发明内容

基于现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种砷化镓晶片抛光用超细抛光砂轮，砂轮组织均匀且软；本发明还提供了该超细抛光砂轮的制备方法，以及该超细抛光砂轮在砷化镓晶片抛光上的应用，该超细抛光砂轮对半导体材料砷化镓晶片具有良好的磨削性能，提高了砷化镓晶片抛光效率及良品率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种砷化镓晶片抛光用超细抛光砂轮，由以下体积份数的原料制成：金刚石15~25份、偶联剂2~6份、造孔剂2.5~5.5份、二氧化硅15~25份、氧化铈5~10份、酚醛树脂15~22份。

优选地，所述偶联剂为3-缩水甘油基丙基三甲氧基硅烷。

优选地，所述造孔剂为可膨胀微球。

优选地，所述金刚石的粒径不大于0.5 μm；所述二氧化硅为实心二氧化硅，粒径为1.0~2.5 μm；所述氧化铈的粒径为3.0~5.5 μm。

上述砷化镓晶片抛光用超细抛光砂轮的制备方法，包括以下步骤：

（1）将酚醛树脂研磨成粉状，按体积份数量取各原料，并将所有粉状的原料分别过筛，备用；

（2）将金刚石先经过热碱处理，再充分分散于丙酮中除杂、避免团聚，然后烘干；再加入氧化铈及二氧化硅，混合、过筛，得到混合粉料；

（3）向步骤（2）所得混合粉料中加入偶联剂，混合均匀，再加入丙酮作为分散介质，搅拌超声20~50分钟后，烘干；

（4）将粉状的酚醛树脂与步骤（3）所得产物过筛并球磨混料，再加入造孔剂，混匀、过筛，得到待压料，待压料的粒径小于80 μm；