[发明专利]一种化学机械磨削液制备方法

说明书

技术领域

本发明属于软脆功能晶体磨削抛光技术领域，特别涉及II-VI化合物软脆功能晶体的磨削抛光加工方法。

背景技术

II-VI化合物软脆晶体作为一种新兴的特殊光电功能晶体，在军事、国防、航空、航天、国民经济等领域发挥着极其重要的作用，并得到了广泛应用，典型代表如HgCdTe、CdZnTe、HgMnTe、CdMnTe、HgInTe等。然而这种软脆功能晶体不同于目前广泛应用的硬脆功能晶体，如Si片、MgO晶片、金刚石晶圆、蓝宝石晶圆等，也不同于传统的软塑性材料，如铜、铁、铝等，是一种典型的难加工材料。要求加工表面具有亚纳米精度、高平面度、高表面质量与完整性，传统的车削、磨削、铣削等加工方法，由于刀具的轻微振动极易造成加工表面的划伤、断裂、破碎、微裂纹、塑性变形等缺陷；而采用研磨、抛光等精密加工方法，游离磨料极易嵌入软脆功能晶体表面，造成表面质量和完整性下降，导致期间功能下降并失效。《功能材料》2006，37(1)：120-122采用机械研磨-机械抛光-化学腐蚀的方法加工CdZnTe晶片，这种传统的加工方法目前具有代表性，然而这种加工方法由于使用了游离磨料Al₂O₃，极其容易导致游离磨料的嵌入，一旦嵌入，通过后续的机械抛光和化学腐蚀，无法全部清除，即使部分清除后，也会留下较大的凹坑、微划痕、塑性变形、微裂纹等缺陷，而且最后的化学腐蚀工艺会在加工表面留下类似于小溪的腐蚀沟。另一方面，这种传统的加工方法效率低、废品率高、劳动强度大。申请号：200810010596.8的专利采用具有5-20nm尺度的游离磨料及具有螯合剂、表面活性剂、分散剂的酸性抛光液来加工CdZnTe晶片，这种加工方法较传统的加工方法有很大的改善，但是这种化学机械抛光液由于使用了纳米级的游离磨料，也会造成游离磨料在加工表面的少量嵌入及残留。同时，这种化学机械抛光液使用了螯合剂、表面活性剂、分散剂等化学试剂，使得抛光液配方复杂，抛光工艺较为繁琐。《Semiconductor Science and Technology》2006，21(1)：40-43采用单点金刚石的超精密加工方法加工HgCdTe软脆功能晶体，对面积为15×12mm²的小尺寸晶片进行了单点金刚石切削，获得了粗糙度rms为20nm的光滑表面，PV值为100nm。这个精度达不到II-VI化合物亚纳米表面精度的要求，而且单点金刚石切削后会有小尺度的波纹面，也达不到高平面度高表面完整性的要求。而且，单点金刚石超精密切削机床价格昂贵，并不是通用设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种化学机械磨削液制备方法，采用一种无游离磨料、螯合剂、表面分散剂、氧化剂的只是含有有机酸、无机酸、有机醇、溴、去离子水或蒸馏水的水溶液，解决目前采用传统加工方法加工II-VI化合物软脆晶体时游离磨料易嵌入，加工表面易划伤，产生微裂纹、塑性变形，工件易破碎、废品率高等缺陷。

本发明的技术方案是化学机械磨削液由去离子水或蒸馏水、硝酸、有机醇、溴、无机酸、有机酸组成，首先配制溴-有机醇溶液，有机醇类可以选择典型的甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、异丁醇，选择一种有机醇，使得溴在有机醇类的体积百分含量为1-5％。然后配制酸溶液，选择硝酸、一种无机酸，典型的如盐酸、硫酸；一种有机酸，典型的如醋酸、乳酸。有机酸∶无机酸∶硝酸的体积百分比为10-20∶3-5∶0.5-1，向这种配制好的酸溶液中加入去离子水或者蒸馏水，然后倒入已经配制好的溴-有机醇溶液，即可制备成化学机械磨削液，同时使得这种溴-有机醇类在化学机械磨削液中的体积百分含量为1-20％，混合酸在化学机械磨削液中的体积百分比为1-10％。将溶液中倒入适量的去离子水或蒸馏水，或者硝酸，使得溶液的pH值为2.0-3.2，pH值调节剂为去离子水或蒸馏水、硝酸。

本发明的效果和益处是与目前采用的传统的机械研磨-机械抛光-化学腐蚀方法相比，不含任何游离磨料、表面活性剂、氧化剂、螯合剂，只是由去离子水或蒸馏水、硝酸、有机醇(如甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、异丁醇)类的一种、溴、无机酸类(如盐酸、硫酸)的一种、有机酸(如醋酸、乳酸)类的一种组成。可以有效避免游离磨料嵌入、划伤、微裂纹、塑性变形等缺陷对加工表面造成的加工缺陷，同时获得超光滑无应力表面，由于本化学机械磨削液采用了化学腐蚀与化学反应两种方法去除II-VI化合物软脆功能晶体材料，具有较高的材料去除率，从而达到高效无应力的超光滑超精密磨削抛光加工效果。

具体实施方式

以下结合技术方案详细叙述本发明的具体实施方式。