一种用于SiC晶片研磨的固相反应研磨盘及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种用于SiC晶片研磨的固相反应研磨盘及其制备方法和应用。该固相反应研磨盘包括基盘，叠设于基盘上的填充料和嵌设于填充料中且与填充料表面齐平的若干个磨料块；所述填充料上设有贯穿填充料的气孔；所述填充料由催化剂和助研剂组成；所述磨料块由磨料、催化剂和粘接剂混合组成；所述催化剂为含铁粒子。本发明专利技术提供的固相反应研磨盘适用于SiC晶片研磨，不仅可以获得较高的材料去除率和较好的表面质量，还能够获得低损伤的SiC晶片表面，可用于表面要求较高的SiC晶片的精密研磨加工。工。工。

【技术实现步骤摘要】
一种用于SiC晶片研磨的固相反应研磨盘及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于SiC晶片加工
，具体涉及一种用于SiC晶片研磨的固相反应研磨盘及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]碳化硅(SiC)晶片作为第三代半导体材料，具有大禁带宽度、高电子迁移率、高击穿电场、高导热性和强抗辐射能力等，是最有前途的半导体材料之一。为了满足SiC晶片外延膜生长的要求，其表面必须做到超光滑、无缺陷、无表面/亚表面损伤。当晶片表面存在微小缺陷时，会传递给外延生长膜而成为器件的缺陷，因而SiC晶片的加工出来的的表面质量和精度直接决定着SiC半导体器件的性能。碳化硅晶片需要通过切割、研磨、抛光等一系列工艺流程才能生产合格的SiC衬底，但由于其高硬度、高脆性的物理性质以及非常稳定的化学性质，使得高质量高效率的表面精密加工十分困难。为此有学者为减少表面/亚表面损伤，在加工过程中引入化学反应，即化学机械抛光，加工过程中发生化学反应氧化晶片表面，可获得低表面粗糙度和无损伤表面。然而采用化学机械抛光加工SiC晶片时，虽然可获得无损伤、低粗糙度表面，但加工效率低，只能用于SiC晶片的终加工。
[0003]为了提高加工效率，有学者提出在研磨过程中加入化学反应，及固相反应研磨盘。固相反应研磨盘结合固结磨料研磨与化学机械抛光的优点，利用研磨盘中的相应成分在一定条件下与晶片表面发生反应生成氧化层，从而避免磨粒直接与晶片表面接触，减少了晶片表面损伤，同时由于固结磨料的存在，也保证了加工效率。然而该种研磨盘由于固相反应的局限性，目前市场上只有应用于蓝宝石，硅片等材料的相关磨具；虽然有报道利用固相反应来实现碳化硅的精细加工的方法(专利CN110355613A)，但其涉及到的装置复杂，工艺繁琐，并不利于工业化应用推广。
[0004]因此，开发适用于碳化硅的固相反应相关磨具具有重要的研究意义和经济价值。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术中利用固相反应对SiC晶片进行精细加工的磨具的缺乏，提供一种用于SiC晶片研磨的固相反应研磨盘。本专利技术提供的固相反应研磨盘由基盘、填充料、磨料块和气孔组成，整个固相反应研磨盘的任一研磨面均分布有特定的催化剂；当其配合含双氧水的研磨液进行研磨时，催化剂可与研磨液中的H2O2发生芬顿反应，生成氧化性极强的羟基自由基(
·
OH)，羟基自由基(
·
OH)与SiC晶片发生反应，可在SiC表面生成软质的氧化层，随后该氧化层被磨料去除，能提高加工效率，并且降低研磨盘对SiC晶片的损伤。
[0006]本专利技术的另一目的在于提供上述固相反应研磨盘的制备方法。
[0007]本专利技术的另一目的在于提供上述固相反应研磨盘在研磨SiC晶片中的应用。
[0008]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]一种用于SiC晶片研磨的固相反应研磨盘，包括基盘，叠设于基盘上的填充料和嵌设于填充料中且与填充料表面齐平的若干个磨料块；所述填充料上设有贯穿填充料的气孔；
[0010]所述填充料由催化剂和助研剂组成；
[0011]所述磨料块由磨料、催化剂和粘接剂混合组成；
[0012]所述催化剂为含铁粒子。
[0013]本专利技术通过在研磨块和填充料中引入特定的催化剂，使得整个固相反应研磨盘的任一研磨面均分布有该特定的催化剂，利用助研剂可提高研磨效率；当配合含双氧水的研磨液进行研磨时，催化剂可与研磨液中的H2O2发生芬顿反应，生成氧化性极强的羟基自由基(
·
OH)，羟基自由基(
·
OH)与SiC晶片发生反应，可在SiC表面表面生成软质的氧化层，随后该氧化层被磨料去除，能提高加工效率，并且降低研磨盘对SiC晶片的损伤。
[0014]固相反应过程如下：
[0015]Fe
2+
+H2O2→
Fe
3+
+
·
OH+OH
‑
ꢀꢀ
(1)
[0016]Fe
3+
+H2O2→
Fe
2+
+H
+
+
·
OOH
ꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0017]SiC+4
·
OH+O2→
SiO2+2H2O+CO2↑ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)。
[0018]本专利技术提供的固相反应研磨盘适用于SiC晶片研磨，不仅可以获得较高的材料去除率和较好的表面质量，还能够获得低损伤的SiC晶片表面，可用于表面要求较高的SiC晶片的精密研磨加工。
[0019]应当理解的是，该固相反应研磨盘可根据机床尺寸制备成不同尺寸规格；填充料中催化剂的含量，磨料块中磨料和催化剂的含量可根据研磨的要求进行选取调配。
[0020]优选地，所述填充料中催化剂的重量百分数为40～60％。
[0021]优选地，所述磨料块中磨粒的重量百分数为10～30％，催化剂的的重量百分数为20～40％。
[0022]也可以根据具体要求调节磨料和催化剂的含量，同时可对磨料种类、粒径等进行合理选择。
[0023]优选地，所述磨料块均匀分散排布。
[0024]更为优选地，所述磨料块排布的形状为螺旋状、圆环状、蜂窝状或葵花籽状中的一种或几种。
[0025]优选地，所述磨料块的形状为圆柱体、长方体或多棱柱体中的一种或几种
[0026]优选地，所述磨料块的上下面分别与填料块的上下面齐平。
[0027]优选地，所述催化剂为四氧化三铁、羰基铁粉或还原铁粉中的一种或几种。
[0028]优选地，所述催化剂的粒径为1～300μm。
[0029]优选地，所述助研剂为石墨粉、氧化铁粉、铁粉或硬脂酸中的一种或几种。
[0030]优选地，所述助研剂的粒径为1～300μm。
[0031]本领域常规的适用于碳化硅研磨的磨料均可用于本专利技术中。
[0032]磨料种类、粒径均可为常规种类和粒径范围，可根据研磨需求进行合理选择及优化。
[0033]优选地，所述磨料为金刚石、碳化硅、氧化铈或氧化硅中的一种或几种。
[0034]优选地，所述磨料的粒径为1～300μm。
[0035]优选地，所述粘接剂为树脂结合剂、陶瓷结合剂或金属结合剂中的一种或几种。
[0036]优选地，气孔(例如圆孔)设于填充料的中心。
[0037]优选地，气孔贯穿填充料。
[0038]上述固相反应研磨盘的制备方法，包括如下步骤：
[0039]S1：将磨料、催化剂和粘接剂混合，热压固化成型，脱模，得磨料块；
[0040]S2：将磨料块粘结在基盘上；
[0041]S3：向基盘的空隙处加入填充料，整平，即得所述固相反应研磨盘。
[0042]优选地，S1在混合前还包括将磨料和催化剂混合，研磨，过筛的步骤。
[0043]通过研磨过筛实现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于SiC晶片研磨的固相反应研磨盘，其特征在于，包括基盘，叠设于基盘上的填充料和嵌设于填充料中且与填充料表面齐平的若干个磨料块；所述填充料上设有气孔；所述填充料由催化剂和助研剂组成；所述磨料块由磨料、催化剂和粘接剂混合组成；所述催化剂为含铁粒子。2.根据权利要求1所述固相反应研磨盘，其特征在于，所述填充料中催化剂的重量百分数为40～60％；所述磨料块中磨粒的重量百分数为10～30％，催化剂的的重量百分数为20～40％。3.根据权利要求1所述固相反应研磨盘，其特征在于，所述磨料块均匀分散排布；所述磨料块的形状为圆柱体、长方体或多棱柱体中的一种或几种。4.根据权利要求3所述固相反应研磨盘，其特征在于，所述磨料块排布的形状为螺旋状、圆环状、蜂窝状或葵花籽状中的一种或几种。5.根据权利要求1所述固相反应研磨盘，其特征在于，所述催化剂为四氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：路家斌，曾帅，阎秋生，潘继生，聂小威，陈海阳，
申请(专利权)人：广东纳诺格莱科技有限公司，
类型：发明
国别省市：