一种金刚石表面磨抛工艺制造技术

本发明专利技术涉及金刚石加工领域，公开了一种金刚石表面磨抛工艺；该工艺包括粗研磨

【技术实现步骤摘要】
一种金刚石表面磨抛工艺


[0001]本专利技术涉及金刚石加工领域，公开了一种金刚石表面磨抛工艺
。

技术介绍

[0002]近年来，以硅
、
锗为代表的第一代半导体材料逐渐达到其理论极限，化合物半导体材料
(
砷化镓
、
磷化铟
、
氮化镓
、
碳化硅等
)
已经被广泛应用在
5G
通讯
、
射频器件
、
航天航空等高频
、
高功率领域
。
[0003]随着终端应用环境的进一步严苛，金刚石作为一种绝佳的半导体材料逐渐被人们广泛重视，金刚石的禁带宽度
、
载流子迁移率以及击穿场强远高于碳化硅
、
氮化镓等第三代半导体材料，因此，采用金刚石材料所制作的场效应晶体管可以用于更加高频
、
高功率
、
超高温以及强辐射等极端工况条件；同时，金刚石具有超强的散热性能
(
热导率约为碳化硅的
4.5
倍
)
，且键合其它材料时晶格失配较低，使得其成为其它宽禁带半导体材料绝佳的散热衬底
。
[0004]然而，金刚石硬度超高
(
莫式硬度为
10)、
脆性极大且具有极强的化学稳定性使，这得大尺寸金刚石的超精密加工变得极为困难，阻碍了其规模化应用
。
大尺寸金刚石应用的前提是其具有超光滑的表面和较高的平整度，而原始生长面的金刚石表面粗糙度通常在几百纳米至数微米，无法直接用于半导体衬底或者器件领域
。
因此高效磨削
、
抛光技术成为大尺寸金刚石产业化应用的前提
。
[0005]因此，为了解决金刚石难磨又难抛的问题，需提供一种金刚石表面磨抛工艺
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种金刚石表面磨抛工艺，以解决上述
技术介绍
中提出的问题
。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种金刚石表面磨抛工艺：包括以下步骤：取金刚石晶片，依次进行粗研磨
、
细研磨
、
抛光，得磨抛金刚石；粗研磨
、
细研磨过程中添加研磨液
。
[0009]较为优化地，所述粗研磨包括以下步骤：将金刚石晶片用石蜡粘接在陶瓷载盘上，真空吸附在研磨机研磨头上，使用
120#
树脂结合剂金刚石磨盘上进行粗研磨磨削，设置转速
1200
～
1400rpm
，设置压力
28
～
33kg
，连续加工时间
28
～
33h
，得最终磨削粗糙度为
2nm
的粗磨金刚石晶片
。
[0010]较为优化地，所述细研磨包括以下步骤：取粗磨金刚石晶片，在
240#
树脂结合剂金刚石磨盘上进行细研磨磨削，设置转速
1400
～
1600rpm
，设置压力
17
～
23kg
，设置加工时间
18
～
24h
，得最终粗糙度为
1nm
的细磨金刚石晶片
。
[0011]较为优化地，所述抛光包括以下步骤：取细磨金刚石晶片，在
2000#
树脂结合剂金刚石磨盘上进行抛光，设置转速
1900
～
2100rpm
，设置压力8～
12kg
，设置加工时间8～
12h
，得最终粗糙度为
0.5nm
的磨抛金刚石
。
[0012]较为优化地，所述研磨液的制备包括以下步骤：取改性金刚石粉末
、
甲苯
、
引发剂，混合均匀，超声2～
3h
，在氮气保护下加入改性剂，
80
～
90℃
反应
10
～
12h
，过滤干燥得改性磨料；取改性磨料
、
基体油
、
表面活性剂，混合均匀，得研磨液
。
[0013]较为优化地，所述改性磨料包括以下原料，按质量份数计：1～2份改性金刚石粉末
、150
～
200
份甲苯
、0.2
～
0.4
份引发剂
、5
～
10
份改性剂；所述研磨液包括以下原料，按质量份数计：
10
～
15
份改性磨料
、90
～
110
份基体油
、1
～4份表面活性剂
。
[0014]较为优化地，所述基体油包括白油
、
合成油
、
溶剂油，三者质量比
1:1:1。
[0015]较为优化地，所述改性剂的制备包括以下步骤：取苯并咪唑
、
溴丙烯
、
氢氧化钠水溶液
、
四丁基溴化铵，
60
～
70℃
反应
10
～
12h
，旋蒸除去水分，再加入溴丙烯，
70
～
80℃
下冷凝回流
10
～
12h
，干燥，加入甲苯
、
引发剂，室温超声2～
3h
，通入氮气，加入硬脂酸酯，
80
～
90℃
搅拌反应
10
～
12h
，得改性剂
。
[0016]所述硬脂酸酯为乙烯基硬脂酸酯
。
[0017]较为优化地，所述改性剂包括以下原料，按质量份数计：
10
～
20
份苯并咪唑
、20
～
40
份溴丙烯
、100
～
110
份氢氧化钠水溶液
、1
～2份四丁基溴化铵
、20
～
30
份甲苯
、0.02
～
0.04
份引发剂
、15
～
25
份硬脂酸酯
。
[0018]较为优化地，所述改性金刚石粉末的制备包括以下步骤：取纳米金刚石，加入浓硝酸
、
浓硫酸，混合均匀，超声1～
2h
，
70
～
80℃
下回流反应
70
～
75h
，冷却至室温，洗净，在氮气保护下加入二氯亚砜...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种金刚石表面磨抛工艺，其特征在于：包括以下步骤：取金刚石晶片，依次进行粗研磨
、
细研磨
、
抛光，得磨抛金刚石；粗研磨
、
细研磨过程中添加研磨液
。2.
根据权利要求1所述的一种金刚石表面磨抛工艺，其特征在于：所述粗研磨包括以下步骤：将金刚石晶片用石蜡粘接在陶瓷载盘上，真空吸附在研磨机研磨头上，使用
120#
树脂结合剂金刚石磨盘上进行粗研磨磨削，设置转速
1200
～
1400rpm
，设置压力
28
～
33kg
，连续加工时间
28
～
33h
，得最终磨削粗糙度为
2nm
的粗磨金刚石晶片
。3.
根据权利要求2所述的一种金刚石表面磨抛工艺，其特征在于：所述细研磨包括以下步骤：取粗磨金刚石晶片，在
240#
树脂结合剂金刚石磨盘上进行细研磨磨削，设置转速
1400
～
1600rpm
，设置压力
17
～
23kg
，设置加工时间
18
～
24h
，得最终粗糙度为
1nm
的细磨金刚石晶片
。4.
根据权利要求3所述的一种金刚石表面磨抛工艺，其特征在于：所述抛光包括以下步骤：取细磨金刚石晶片，在
2000#
树脂结合剂金刚石磨盘上进行抛光，设置转速
1900
～
2100rpm
，设置压力8～
12kg
，设置加工时间8～
12h
，得最终粗糙度为
0.5nm
的磨抛金刚石
。5.
根据权利要求1所述的一种金刚石表面磨抛工艺，其特征在于：所述研磨液的制备包括以下步骤：取改性金刚石粉末
、
甲苯
、
引发剂，混合均匀，超声2～
3h
，在氮气保护下加入改性剂，
80
～
90℃
反应
10
～
12h
，过滤干燥得改性磨料；取改性磨料
、
基体油
、
表面活性剂，混合均匀，得研磨液
。6.
根据权利要求5所述的一种金刚石表面磨抛工艺，其特征在于：所述改性磨料包括以下原料，按质量份数计：1～2份改性金刚石粉末
、150
～
200
份甲苯
、0.2
～
0.4
份引发剂
、5
～
10
份改性剂；所述研磨液包括以下原料，按质量份数计：
10
～
15
份改性磨料
、90
～
110
份基体油
、1
～4份表面活性剂
。7.
根据权利要求5所述的一种金刚石表面磨抛工艺，其特征在于：所述改性剂的制备包括以下步骤：取苯并咪唑
、
溴丙烯
、
氢氧化钠水溶液
、
四丁基溴化铵，
60
～
70℃
反应
10
～
12h
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王守志，徐乃龙，
申请(专利权)人：无锡鑫磊精工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：