【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及襯底加工制造，特別涉及一種陶瓷研磨盤及其制備方法和應用。
技術介紹
1、在目前的第三代半導體制備中，由于aln與gan熱匹配和化學兼容性更高、襯底與外延層之間的應力更小，因此多采用氮化鋁多晶陶瓷裸片作為襯底材料。
2、然而氮化鋁多晶陶瓷裸片是流延片高溫燒結而成，所以氮化鋁多晶陶瓷裸片表面存在較大的應力，同時應力分布不均勻，應力導致的翹曲(warp)能夠達到襯底尺寸的1‰～5‰；同時，陶瓷原料中有大量的有機溶劑，在燒結的過程中，體積會大幅度降低，導致氮化鋁多晶陶瓷裸片的厚度差異(ttv)達到0.1‰～1‰。
3、為了修復氮化鋁多晶陶瓷襯底的翹曲(warp)和厚度差異(ttv)，因此需要采用研磨制程，而傳統(tǒng)的研磨制程采用的是鑄鐵盤，鑄鐵盤在生產過程中容易生銹，而氮化鋁多晶陶瓷是燒結物，表面會存在較多的孔洞，在研磨制程中孔洞中容易堵塞銹粒，形成銹斑，導致氮化鋁多晶陶瓷裸片金屬污染。同時由于鑄鐵盤硬度較低，研磨時容易產生大顆粒的鐵銹，大顆粒的鐵銹會刮傷襯底，在襯底表面形成劃痕，
4、目前對常規(guī)的做法是采用防銹油涂覆鑄鐵盤，但這樣只能減少生銹的程度，并不能從根源上解決金屬污染和刮傷襯底的問題。
技術實現(xiàn)思路
1、為解決上述現(xiàn)有技術中研磨盤采用鑄鐵盤導致研磨過程會出現(xiàn)金屬污染和刮傷襯底的問題，本專利技術提供一種陶瓷研磨盤，以質量百分比計，原料包括85％～95％的α-氧化鋁、2％～6％的晶界粘結劑、2.5％～8％的晶界強化劑及0.5％～1.5％的
2、在一實施例中，所述納米陶瓷粉體為氧化鉻粉、氮化硅、氧化鋯粉及碳化硅粉中的至少一種或多種復配組合。具體的，納米陶瓷粉體的莫氏硬度均大于8，能夠進一步保證陶瓷研磨盤的整體硬度。其次，納米陶瓷粉體可以填充陶瓷研磨盤自身燒結后的孔洞，提高了整體的致密性，使得陶瓷研磨盤的耐磨性進一步提高。
3、在一實施例中，所述晶界粘結劑為氧化硅、硅酸鈉、硅酸鈣中的至少一種或多種復配組合。具體的，氧化硅與α-氧化鋁反應活性高，可以在微觀尺度下生成莫來石，粘連晶粒，保證了整體的強度。
4、在一實施例中，所述晶界強化劑為氧化鎂、硅酸鎂、硫酸鎂中的至少一種或多種復配組合。具體的，氧化鎂可與氧化鋁反應生成鎂鋁尖晶石，鎂鋁尖晶石的莫氏硬度可以達到8，能夠大幅度提高α-氧化鋁晶界的強度。
5、在一實施例中，所述α-氧化鋁粉的粒徑為0.9um～18um，所述晶界粘結劑的粒徑為0.01um～0.3um，所述晶界強化劑強化劑粒徑為0.005um～0.1um。
6、本專利技術還提供一種制備如上任意所述的陶瓷研磨盤的制備方法，步驟如下：
7、將α-氧化鋁、晶界粘結劑、晶界強化劑及納米陶瓷粉體混合2～30小時，得到漿料；
8、將所述漿料進行干燥，得到生料粉末；
9、然后將生料粉末加入模具，進行燒結，即得所述陶瓷研磨盤。
10、在一實施例中，α-氧化鋁、晶界粘結劑、晶界強化劑及納米陶瓷粉體的混合方式為濕法球磨混合、液體混合中的一種；在所述濕法球磨的混合方式中采用乙醇或水作為混合溶劑。
11、在一實施例中，所述漿料的具體干燥過程為：將所述漿料自然干燥10～12小時，然后再于50～60℃烘箱干燥12～15小時；所述生料粉末的質量含液體率為1％以下。
12、在一實施例中，所述燒結過程具體為：先以50～100℃/h的升溫速率升溫至500～1500℃保溫1～20h；再以50～100℃/h的升溫速率升溫至1500～1800℃后，接著對模具施加200～300mpa的軸向壓力，并保溫保壓1～2h。
13、本專利技術還提供一種如上任意所述的陶瓷研磨盤或如上任意所述的制備方法所制備的陶瓷研磨盤在襯底加工制造中的應用。
14、在上述實施例應用過程中，陶瓷研磨盤的氧化鋁粉的粒徑與其研磨的氮化鋁多晶陶瓷襯底的氮化鋁粒徑的大小比為9：10。
15、基于上述，與現(xiàn)有技術相比，本專利技術提供的陶瓷研磨盤，通過采用特定比例的α-氧化鋁及與晶界粘結劑、晶界強化劑及納米陶瓷粉體，獲得了高硬度、耐磨，同時不會產生金屬污染的陶瓷研磨盤，其加工出的襯底表面均勻無劃傷無銹斑，有效提高了加工良率及加工效率。
16、本專利技術的其它特征和有益效果將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本專利技術而了解。本專利技術的目的和其他有益效果可通過在說明書、權利要求書中所特別指出的結構來實現(xiàn)和獲得。
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1.一種陶瓷研磨盤，其特征在于：以質量百分比計，原料包括85％～95％的α-氧化鋁、2％～6％的晶界粘結劑、2.5％～8％的晶界強化劑及0.5％～1.5％的納米陶瓷粉體。
2.根據(jù)權利要求1所述的陶瓷研磨盤，其特征在于：所述納米陶瓷粉體為氧化鉻粉、氮化硅、氧化鋯粉及碳化硅粉中的至少一種或多種復配組合。
3.根據(jù)權利要求1所述的陶瓷研磨盤，其特征在于：所述晶界粘結劑為氧化硅、硅酸鈉、硅酸鈣中的至少一種或多種復配組合。
4.根據(jù)權利要求1所述的陶瓷研磨盤，其特征在于：所述晶界強化劑為氧化鎂、硅酸鎂、硫酸鎂中的至少一種或多種復配組合。
5.根據(jù)權利要求1所述的陶瓷研磨盤，其特征在于：所述α-氧化鋁粉的粒徑為0.9um～18um，所述晶界粘結劑的粒徑為0.01um～0.3um，所述晶界強化劑強化劑粒徑為0.005um～0.1um。
6.一種制備如權利要求1～5任一項所述的陶瓷研磨盤的制備方法，其特征在于，步驟如下：
7.根據(jù)權利要求6所述的陶瓷研磨盤的制備方法，其特征在于：α-氧化鋁、晶界粘結劑、晶界強化劑及納米陶瓷
8.根據(jù)權利要求6所述的陶瓷研磨盤的制備方法，其特征在于：所述漿料的具體干燥過程為：將所述漿料自然干燥10～12小時，然后再于50～60℃烘箱干燥12～15小時；所述生料粉末的質量含液體率為1％以下。
9.根據(jù)權利要求6所述的陶瓷研磨盤的制備方法，其特征在于：所述燒結過程具體為：先以50～100℃/h的升溫速率升溫至500～1500℃保溫1～20h；再以50～100℃/h的升溫速率升溫至1500～1800℃后，接著對模具施加200～300MPa的軸向壓力，并保溫保壓1～2h。
10.一種如權利要求1～5任一項所述的陶瓷研磨盤或如權利要求6～9任一項所述的制備方法所制備的陶瓷研磨盤在襯底加工制造中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種陶瓷研磨盤，其特征在于：以質量百分比計，原料包括85％～95％的α-氧化鋁、2％～6％的晶界粘結劑、2.5％～8％的晶界強化劑及0.5％～1.5％的納米陶瓷粉體。
2.根據(jù)權利要求1所述的陶瓷研磨盤，其特征在于：所述納米陶瓷粉體為氧化鉻粉、氮化硅、氧化鋯粉及碳化硅粉中的至少一種或多種復配組合。
3.根據(jù)權利要求1所述的陶瓷研磨盤，其特征在于：所述晶界粘結劑為氧化硅、硅酸鈉、硅酸鈣中的至少一種或多種復配組合。
4.根據(jù)權利要求1所述的陶瓷研磨盤，其特征在于：所述晶界強化劑為氧化鎂、硅酸鎂、硫酸鎂中的至少一種或多種復配組合。
5.根據(jù)權利要求1所述的陶瓷研磨盤，其特征在于：所述α-氧化鋁粉的粒徑為0.9um～18um，所述晶界粘結劑的粒徑為0.01um～0.3um，所述晶界強化劑強化劑粒徑為0.005um～0.1um。
6.一種制備如權利要求1～5任一項所述的陶瓷研磨盤的...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：張佳浩，徐德勤，曾柏翔，李瑞評，劉聰毅，陳銘欣，
申請(專利權)人：福建晶安光電有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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