【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及衬底加工制造，特别涉及一种陶瓷研磨盘及其制备方法和应用。
技术介绍
1、在目前的第三代半导体制备中，由于aln与gan热匹配和化学兼容性更高、衬底与外延层之间的应力更小，因此多采用氮化铝多晶陶瓷裸片作为衬底材料。
2、然而氮化铝多晶陶瓷裸片是流延片高温烧结而成，所以氮化铝多晶陶瓷裸片表面存在较大的应力，同时应力分布不均匀，应力导致的翘曲(warp)能够达到衬底尺寸的1‰～5‰；同时，陶瓷原料中有大量的有机溶剂，在烧结的过程中，体积会大幅度降低，导致氮化铝多晶陶瓷裸片的厚度差异(ttv)达到0.1‰～1‰。
3、为了修复氮化铝多晶陶瓷衬底的翘曲(warp)和厚度差异(ttv)，因此需要采用研磨制程，而传统的研磨制程采用的是铸铁盘，铸铁盘在生产过程中容易生锈，而氮化铝多晶陶瓷是烧结物，表面会存在较多的孔洞，在研磨制程中孔洞中容易堵塞锈粒，形成锈斑，导致氮化铝多晶陶瓷裸片金属污染。同时由于铸铁盘硬度较低，研磨时容易产生大颗粒的铁锈，大颗粒的铁锈会刮伤衬底，在衬底表面形成划痕，
4、目前对常规的做法是采用防锈油涂覆铸铁盘，但这样只能减少生锈的程度，并不能从根源上解决金属污染和刮伤衬底的问题。
技术实现思路
1、为解决上述现有技术中研磨盘采用铸铁盘导致研磨过程会出现金属污染和刮伤衬底的问题，本专利技术提供一种陶瓷研磨盘，以质量百分比计，原料包括85％～95％的α-氧化铝、2％～6％的晶界粘结剂、2.5％～8％的晶界强化剂及0.5％～1.5％的
2、在一实施例中，所述纳米陶瓷粉体为氧化铬粉、氮化硅、氧化锆粉及碳化硅粉中的至少一种或多种复配组合。具体的，纳米陶瓷粉体的莫氏硬度均大于8，能够进一步保证陶瓷研磨盘的整体硬度。其次，纳米陶瓷粉体可以填充陶瓷研磨盘自身烧结后的孔洞，提高了整体的致密性，使得陶瓷研磨盘的耐磨性进一步提高。
3、在一实施例中，所述晶界粘结剂为氧化硅、硅酸钠、硅酸钙中的至少一种或多种复配组合。具体的，氧化硅与α-氧化铝反应活性高，可以在微观尺度下生成莫来石，粘连晶粒，保证了整体的强度。
4、在一实施例中，所述晶界强化剂为氧化镁、硅酸镁、硫酸镁中的至少一种或多种复配组合。具体的，氧化镁可与氧化铝反应生成镁铝尖晶石，镁铝尖晶石的莫氏硬度可以达到8，能够大幅度提高α-氧化铝晶界的强度。
5、在一实施例中，所述α-氧化铝粉的粒径为0.9um～18um，所述晶界粘结剂的粒径为0.01um～0.3um，所述晶界强化剂强化剂粒径为0.005um～0.1um。
6、本专利技术还提供一种制备如上任意所述的陶瓷研磨盘的制备方法，步骤如下：
7、将α-氧化铝、晶界粘结剂、晶界强化剂及纳米陶瓷粉体混合2～30小时，得到浆料；
8、将所述浆料进行干燥，得到生料粉末；
9、然后将生料粉末加入模具，进行烧结，即得所述陶瓷研磨盘。
10、在一实施例中，α-氧化铝、晶界粘结剂、晶界强化剂及纳米陶瓷粉体的混合方式为湿法球磨混合、液体混合中的一种；在所述湿法球磨的混合方式中采用乙醇或水作为混合溶剂。
11、在一实施例中，所述浆料的具体干燥过程为：将所述浆料自然干燥10～12小时，然后再于50～60℃烘箱干燥12～15小时；所述生料粉末的质量含液体率为1％以下。
12、在一实施例中，所述烧结过程具体为：先以50～100℃/h的升温速率升温至500～1500℃保温1～20h；再以50～100℃/h的升温速率升温至1500～1800℃后，接着对模具施加200～300mpa的轴向压力，并保温保压1～2h。
13、本专利技术还提供一种如上任意所述的陶瓷研磨盘或如上任意所述的制备方法所制备的陶瓷研磨盘在衬底加工制造中的应用。
14、在上述实施例应用过程中，陶瓷研磨盘的氧化铝粉的粒径与其研磨的氮化铝多晶陶瓷衬底的氮化铝粒径的大小比为9：10。
15、基于上述，与现有技术相比，本专利技术提供的陶瓷研磨盘，通过采用特定比例的α-氧化铝及与晶界粘结剂、晶界强化剂及纳米陶瓷粉体，获得了高硬度、耐磨，同时不会产生金属污染的陶瓷研磨盘，其加工出的衬底表面均匀无划伤无锈斑，有效提高了加工良率及加工效率。
16、本专利技术的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书中所特别指出的结构来实现和获得。
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1.一种陶瓷研磨盘，其特征在于：以质量百分比计，原料包括85％～95％的α-氧化铝、2％～6％的晶界粘结剂、2.5％～8％的晶界强化剂及0.5％～1.5％的纳米陶瓷粉体。
2.根据权利要求1所述的陶瓷研磨盘，其特征在于：所述纳米陶瓷粉体为氧化铬粉、氮化硅、氧化锆粉及碳化硅粉中的至少一种或多种复配组合。
3.根据权利要求1所述的陶瓷研磨盘，其特征在于：所述晶界粘结剂为氧化硅、硅酸钠、硅酸钙中的至少一种或多种复配组合。
4.根据权利要求1所述的陶瓷研磨盘，其特征在于：所述晶界强化剂为氧化镁、硅酸镁、硫酸镁中的至少一种或多种复配组合。
5.根据权利要求1所述的陶瓷研磨盘，其特征在于：所述α-氧化铝粉的粒径为0.9um～18um，所述晶界粘结剂的粒径为0.01um～0.3um，所述晶界强化剂强化剂粒径为0.005um～0.1um。
6.一种制备如权利要求1～5任一项所述的陶瓷研磨盘的制备方法，其特征在于，步骤如下：
7.根据权利要求6所述的陶瓷研磨盘的制备方法，其特征在于：α-氧化铝、晶界粘结剂、晶界强化剂及纳米陶瓷
8.根据权利要求6所述的陶瓷研磨盘的制备方法，其特征在于：所述浆料的具体干燥过程为：将所述浆料自然干燥10～12小时，然后再于50～60℃烘箱干燥12～15小时；所述生料粉末的质量含液体率为1％以下。
9.根据权利要求6所述的陶瓷研磨盘的制备方法，其特征在于：所述烧结过程具体为：先以50～100℃/h的升温速率升温至500～1500℃保温1～20h；再以50～100℃/h的升温速率升温至1500～1800℃后，接着对模具施加200～300MPa的轴向压力，并保温保压1～2h。
10.一种如权利要求1～5任一项所述的陶瓷研磨盘或如权利要求6～9任一项所述的制备方法所制备的陶瓷研磨盘在衬底加工制造中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种陶瓷研磨盘，其特征在于：以质量百分比计，原料包括85％～95％的α-氧化铝、2％～6％的晶界粘结剂、2.5％～8％的晶界强化剂及0.5％～1.5％的纳米陶瓷粉体。
2.根据权利要求1所述的陶瓷研磨盘，其特征在于：所述纳米陶瓷粉体为氧化铬粉、氮化硅、氧化锆粉及碳化硅粉中的至少一种或多种复配组合。
3.根据权利要求1所述的陶瓷研磨盘，其特征在于：所述晶界粘结剂为氧化硅、硅酸钠、硅酸钙中的至少一种或多种复配组合。
4.根据权利要求1所述的陶瓷研磨盘，其特征在于：所述晶界强化剂为氧化镁、硅酸镁、硫酸镁中的至少一种或多种复配组合。
5.根据权利要求1所述的陶瓷研磨盘，其特征在于：所述α-氧化铝粉的粒径为0.9um～18um，所述晶界粘结剂的粒径为0.01um～0.3um，所述晶界强化剂强化剂粒径为0.005um～0.1um。
6.一种制备如权利要求1～5任一项所述的陶瓷研磨盘的...
【专利技术属性】
技术研发人员：张佳浩，徐德勤，曾柏翔，李瑞评，刘聪毅，陈铭欣，
申请(专利权)人：福建晶安光电有限公司，
类型：发明
国别省市：
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