一种复合磨料砂轮及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种复合磨料砂轮及其制备方法和应用，复合磨料砂轮的制备方法，包括：按比例称取金刚石硬磨料、软磨料和润湿剂，混合研磨后过90

【技术实现步骤摘要】
一种复合磨料砂轮及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及第三代半导体精密磨削用超硬磨料磨具
更具体地，涉及一种复合磨料砂轮及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着芯片制造、集成电路、新能源等新兴科技产业的蓬勃发展，目前芯片微电子制造技术正朝着衬底大尺寸化，高集成化，芯片超薄化的方向发展。而单晶碳化硅作为目前最具有代表性的第三代宽禁带半导体材料，凭借其高临界击穿电压、高电子饱和速率、强抗辐射能力、高温稳定性、高热导率等优良特性，广泛应用于大功率和高密度集成电子器件和光电子器件的衬底材料。单晶基器件性能的优劣依赖于单晶衬底外延层的晶格完整性及平整度，这就要求外延生长之前的衬底基片具有超平坦、无缺陷和无损伤的表面。
[0003]目前单晶碳化硅晶片减薄工艺主要有两种：一种是采用游离磨粒的摩擦磨损方式对碳化硅晶片研磨进行减薄，由于游离磨料在研磨盘表面随机分布且研磨轨迹不一致，会在晶片表面残留分布不均匀的磨痕，在亚表面产生微裂纹、晶格畸变、位错等损伤，严重时甚至会出现晶片平面度超差，尺寸重复性较差等问题，同时由于研磨减薄过程中需使用大量的金刚石磨料，资源消耗大，研磨后晶片难以实现精确定位，无法实现自动化。另一种则是釆用金刚石砂轮对碳化硅晶片进行超精密磨削减薄，金刚石砂轮具有磨削效率高、使用寿命长、加工精度高等优点，但由于金刚石磨粒微切削刃较多，较为锋利，通过单一机械作用去除材料不可避免地会在晶片的亚表面产生深划痕、微裂纹、位错等损伤，还需要通过后续工艺就修复磨削后晶片的表面缺陷，极大地增加了加工时间，加工效率低，难以实现批量化生产。
[0004]因此，如何提高加工效率、降低晶片超精密磨削后的表面亚表面损伤，对实现晶片高精度超光滑表面的高效加工有重要的意义。在硬脆材料超精密加工领域的相关研究中，研究人员发现仅仅通过单一机械作用较难获得高精度超光滑的工件表面。从能量角度分析，在材料去除加工过程中，至少需要相当于材料化学键结合能与依赖于温度、压力、化学平衡度和反应速度等因素的能量势垒之和的加工能量，所以在硬脆材料的去除加工过程中，通过引入多种能量是提高加工效率、降低表面粗糙度和减少表面亚表面损伤的有效途径。

技术实现思路

[0005]鉴于上述问题，本专利技术提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种复合磨料砂轮及其制备方法和应用。
[0006]如本专利技术的一个方面，提供一种复合磨料砂轮的制备方法，包括：按比例称取金刚石硬磨料、软磨料和润湿剂，混合研磨后过90
‑
110目筛，随后加入陶瓷结合剂与临时粘结剂混合均匀过70
‑
80目筛，闷料后获得复合磨料砂轮成型料；将复合磨料砂轮成型料进行冷压成型，获得磨块生坯；将磨块生坯置于马弗炉中，进行烧结，按升温曲线烧至700℃
‑
800℃，
保温1h
‑
2h，冷却后获得复合磨料砂轮磨块；将复合磨料砂轮磨块进行表面去毛刺、清洁及修整处理，利用环氧树脂胶将复合磨料砂轮磨块垂直粘接在铝基体的沟槽内，等间距排列，固化成型，获得粗复合磨料砂轮；将粗复合磨料砂轮进行精加工，使其磨削面平面度达到精度要求，获得复合磨料砂轮。
[0007]可选地，在如本专利技术的复合磨料砂轮的制备方法中，其中，闷料的时间为12h
‑
24h。
[0008]可选地，在如本专利技术的复合磨料砂轮的制备方法中，其中，冷压成型，包括：通过粉末压片机缓慢加压至60MPa
‑
100MPa，保压30s
‑
60s后卸压。
[0009]可选地，在如本专利技术的复合磨料砂轮的制备方法中，其中，升温曲线，包括：以2℃/min的升温速率升温至300℃，保温1h
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2h，再以4℃/min
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5℃/min的升温速率升温至700℃
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800℃。
[0010]可选地，在如本专利技术的复合磨料砂轮的制备方法中，其中，固化成型，包括：在一定负载压力下，常温固化20h
‑
48h。
[0011]可选地，在如本专利技术的复合磨料砂轮的制备方法中，其中，铝基体的外径为250mm
‑
270mm，内径为200mm
‑
220mm。
[0012]可选地，在如本专利技术的复合磨料砂轮的制备方法中，其中，按质量百分比计，金刚石硬磨料为30
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45％，软磨料为30
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40％，陶瓷结合剂为15
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25％，临时粘结剂为3
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5％、润湿剂为2
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5％。
[0013]可选地，在如本专利技术的复合磨料砂轮的制备方法中，其中，软磨料为CeO2、MgO、Fe2O3中的一种或任意几种的组合。
[0014]可选地，在如本专利技术的复合磨料砂轮的制备方法中，其中，按重量份数计，陶瓷结合剂的原料包括：二氧化硅40
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50份，硼酸10
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15份，氧化铝5
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10份，碳酸锂5
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10份，碳酸钠2
‑
3份，碳酸钾2
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3份，碳酸钡10
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15份。
[0015]可选地，在如本专利技术的复合磨料砂轮的制备方法中，其中，陶瓷结合剂的制备方法，包括：按比例称取各原料，球磨混合均匀，高温熔炼后水淬，破碎、干燥、过筛获得所述陶瓷结合剂。
[0016]可选地，在如本专利技术的复合磨料砂轮的制备方法中，其中，高温熔炼的温度为1200℃
‑
1400℃。
[0017]可选地，在如本专利技术的复合磨料砂轮的制备方法中，其中，破碎为湿法球磨破碎。
[0018]可选地，在如本专利技术的复合磨料砂轮的制备方法中，其中，金刚石硬磨料的粒径为2000
‑
4000目。
[0019]可选地，在如本专利技术的复合磨料砂轮的制备方法中，其中，软磨料的粒径为2500
‑
3500目。
[0020]可选地，在如本专利技术的复合磨料砂轮的制备方法中，其中，等间距排列的复合磨料砂轮磨块的数量为60个。
[0021]如本专利技术的又一个方面，提供一种复合磨料砂轮，通过上述制备方法制得。
[0022]如本专利技术的又一个方面，提供一种碳化硅晶圆减薄的化学机械磨削的方法，包括：使用辅助磨削液清洗待减薄的碳化硅晶圆；利用上述复合磨料砂轮对碳化硅晶圆进行化学机械磨削。
[0023]可选地，在如本专利技术的碳化硅晶圆减薄的化学机械磨削的方法，其中，辅助磨削液
包括：基液、氧化剂、润滑剂和PH调节剂。
[0024]可选地，在如本专利技术的碳化硅晶圆减薄的化学机械磨削的方法，其中，基液中包含Fe
2+
，氧化剂中包含过氧化氢。
[0025]如本专利技术的复合磨料砂轮的制备方法，通过金刚石硬磨料、软磨料和润湿剂等原料，制备生成复合磨料砂轮，其中，硬磨料可通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合磨料砂轮的制备方法，包括：按比例称取金刚石硬磨料、软磨料和润湿剂，混合研磨后过90
‑
110目筛，随后加入陶瓷结合剂与临时粘结剂混合均匀过70
‑
80目筛，闷料后获得复合磨料砂轮成型料；将所述复合磨料砂轮成型料进行冷压成型，获得磨块生坯；将所述磨块生坯置于马弗炉中，进行烧结，按升温曲线烧至700℃
‑
800℃，保温1h
‑
2h，冷却后获得复合磨料砂轮磨块；将所述复合磨料砂轮磨块进行表面去毛刺、清洁及修整处理，利用环氧树脂胶将复合磨料砂轮磨块垂直粘接在铝基体的沟槽内，等间距排列，固化成型，获得粗复合磨料砂轮；将所述粗复合磨料砂轮进行精加工，使其磨削面平面度达到精度要求，获得所述复合磨料砂轮。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述闷料的时间为12h
‑
24h。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述冷压成型，包括：通过粉末压片机缓慢加压至60MPa
‑
100MPa，保压30s
‑
60s后卸压。4.如权利要求1所述的方法，其中，所述升温曲线，包括：以2℃/min的升温速率升温至300℃，保温1h...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹韶辉，周仁宸，
申请(专利权)人：无锡市锡山区半导体先进制造创新中心，
类型：发明
国别省市：