紫外光辅助碳化硅化学机械抛光机理研究
发布时间：2021-12-18 07:18
随着光电子技术和微电子技术的快速发展,电子元器件逐渐向耐高温、耐高压、抗辐射、高频、大功率等极端工作环境方向发展,因此以碳化硅为代表的第三代半导体材料在电力电子器件、光电子器件、半导体LED照明、新能源汽车、5G通信技术等领域拥有广阔的发展前景。由于碳化硅的表面质量影响外延层的质量和器件性能,因此获得原子级光滑和无损伤的SiC衬底表面显得尤为关键。但SiC高硬度和显著的化学惰性给实现原子级光滑、无损伤的表面带来了极大的困难。本文采用光助芬顿反应体系对6H-SiC晶片Si面进行化学机械抛光,从化学影响因素角度研究了芬顿试剂组分(pH值、H2O2浓度和Fe2+浓度)和紫外光功率对抛光效果的影响,研究发现,随pH值、H2O2浓度和Fe2+浓度的升高,SiC晶片的材料去除率（MRR）先增大后减小,表面粗糙度先减小后增大,增大紫外光功率,MRR随之增加。在pH3、H2O2浓度为4wt%、Fe2+浓度为...
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
砂轮ELID磨削原理图[23]
第一章绪论5图1-2电化学抛光原理图[29]（2）磁流变抛光（MRF）磁流变抛光（MRF）利用磁极产生强大磁场使磁流变液由牛顿流体变成黏度较大的Bingham流体，抛光磨料会沿着磁场分布线形成链状结构，从而具有强大的剪切力，在运动过程中，工件表面因受到磨料的剪切力而发生材料去除，其工作原理如图1-3所示[32]。潘继生等[32]对SiC单晶片进行集群磁流变平面抛光加工，研究发现，采用金刚石磨料，控制加工间隙在1.4mm以内，具有较好的抛光效果。增加抛光时间，表面粗糙度随之减小，抛光30分钟，SiC单晶片表面粗糙度Ra由72.89nm降至1.9nm。Wu[33]等采用集群磁流变效应抛光方法对K9光学玻璃和硅片进行了抛光实验，结果表明，该方法可以实现高精度抛光，K9玻璃和硅片表面粗糙度分别达到Ra0.005μm和Ra0.016μm，同时加工效率高，加工10分钟后表面粗糙度可降低1个数量级。当加工间隙在1mm左右，转速范围在30～60rpm，抛光50分钟可以获得较好的加工效果。图1-3磁流变抛光原理图[32]（3）等离子体辅助抛光（PAP）等离子体辅助抛光（PAP）结合了等离子体辐射的表面氧化改性和软磨料的抛光功能来实现材料的去除，其工作原理如图1-4所示[34]。Deng等[34]采用氦气水蒸气等离子体照射SiC衬底表面，通过等离子辐射产生软氧化物层，然后使用CeO2磨料对其进行抛光以去除氧化物层，并优化等离子体氧化工艺和磨料抛光工艺，结果表明，等离子体
第一章绪论5图1-2电化学抛光原理图[29]（2）磁流变抛光（MRF）磁流变抛光（MRF）利用磁极产生强大磁场使磁流变液由牛顿流体变成黏度较大的Bingham流体，抛光磨料会沿着磁场分布线形成链状结构，从而具有强大的剪切力，在运动过程中，工件表面因受到磨料的剪切力而发生材料去除，其工作原理如图1-3所示[32]。潘继生等[32]对SiC单晶片进行集群磁流变平面抛光加工，研究发现，采用金刚石磨料，控制加工间隙在1.4mm以内，具有较好的抛光效果。增加抛光时间，表面粗糙度随之减小，抛光30分钟，SiC单晶片表面粗糙度Ra由72.89nm降至1.9nm。Wu[33]等采用集群磁流变效应抛光方法对K9光学玻璃和硅片进行了抛光实验，结果表明，该方法可以实现高精度抛光，K9玻璃和硅片表面粗糙度分别达到Ra0.005μm和Ra0.016μm，同时加工效率高，加工10分钟后表面粗糙度可降低1个数量级。当加工间隙在1mm左右，转速范围在30～60rpm，抛光50分钟可以获得较好的加工效果。图1-3磁流变抛光原理图[32]（3）等离子体辅助抛光（PAP）等离子体辅助抛光（PAP）结合了等离子体辐射的表面氧化改性和软磨料的抛光功能来实现材料的去除，其工作原理如图1-4所示[34]。Deng等[34]采用氦气水蒸气等离子体照射SiC衬底表面，通过等离子辐射产生软氧化物层，然后使用CeO2磨料对其进行抛光以去除氧化物层，并优化等离子体氧化工艺和磨料抛光工艺，结果表明，等离子体
【参考文献】：
期刊论文
[1]紫外光催化辅助SiC抛光过程中化学反应速率的影响[J]. 路家斌,熊强,阎秋生,王鑫,廖博涛. 表面技术. 2019(11)
[2]简析碳化硅在半导体行业中的发展潜力[J]. 杨玺,苏丹,茹毅,张明宇,黄孟阳,赵煜,甘源. 云南科技管理. 2019(04)
[3]4H-SiC外延层中堆垛层错与衬底缺陷的关联性研究[J]. 郭钰,彭同华,刘春俊,杨占伟,蔡振立. 无机材料学报. 2019(07)
[4]6H-SiC单晶紫外光催化抛光中光照方式和磨料的影响[J]. 路家斌,熊强,阎秋生,王鑫,宾水明. 金刚石与磨料磨具工程. 2019(03)
[5]王占国:发展中国第三代半导体材料机遇大于挑战[J]. 贺春禄. 高科技与产业化. 2019(05)
[6]砂浆对固结磨具研磨垫研磨SiC工件的影响[J]. 金振弘,朱永伟,墨洪磊,王子琨. 金刚石与磨料磨具工程. 2018(06)
[7]单晶碳化硅晶片高效超精密抛光工艺[J]. 何艳,苑泽伟,段振云,张幼军. 哈尔滨工业大学学报. 2019(01)
[8]中国半导体材料业的状况分析[J]. 王磊. 内燃机与配件. 2018(14)
[9]紫外光照射下GaN的电化学性质及CMP应用[J]. 张礼,张保国,罗超,刘宜霖,韩丽楠,缪玉欣. 微纳电子技术. 2017(12)
[10]紫外LED辅助的4H-SiC化学机械抛光[J]. 叶子凡,周艳,徐莉,潘国顺. 纳米技术与精密工程. 2017(05)
博士论文
[1]芬顿法和类芬顿法对水中污染物的去除研究[D]. 李春娟.哈尔滨工业大学 2009
硕士论文
[1]CMP中抛光垫和晶圆接触状态的研究[D]. 程喜乐.北京交通大学 2018
[2]基于芬顿反应的单晶SiC化学机械抛光加工研究[D]. 陈润.广东工业大学 2017
[3]碳化硅光学材料芬顿辅助抛光机理与工艺研究[D]. 马磊.国防科学技术大学 2012
本文编号：3541900
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
砂轮ELID磨削原理图[23]
第一章绪论5图1-2电化学抛光原理图[29]（2）磁流变抛光（MRF）磁流变抛光（MRF）利用磁极产生强大磁场使磁流变液由牛顿流体变成黏度较大的Bingham流体，抛光磨料会沿着磁场分布线形成链状结构，从而具有强大的剪切力，在运动过程中，工件表面因受到磨料的剪切力而发生材料去除，其工作原理如图1-3所示[32]。潘继生等[32]对SiC单晶片进行集群磁流变平面抛光加工，研究发现，采用金刚石磨料，控制加工间隙在1.4mm以内，具有较好的抛光效果。增加抛光时间，表面粗糙度随之减小，抛光30分钟，SiC单晶片表面粗糙度Ra由72.89nm降至1.9nm。Wu[33]等采用集群磁流变效应抛光方法对K9光学玻璃和硅片进行了抛光实验，结果表明，该方法可以实现高精度抛光，K9玻璃和硅片表面粗糙度分别达到Ra0.005μm和Ra0.016μm，同时加工效率高，加工10分钟后表面粗糙度可降低1个数量级。当加工间隙在1mm左右，转速范围在30～60rpm，抛光50分钟可以获得较好的加工效果。图1-3磁流变抛光原理图[32]（3）等离子体辅助抛光（PAP）等离子体辅助抛光（PAP）结合了等离子体辐射的表面氧化改性和软磨料的抛光功能来实现材料的去除，其工作原理如图1-4所示[34]。Deng等[34]采用氦气水蒸气等离子体照射SiC衬底表面，通过等离子辐射产生软氧化物层，然后使用CeO2磨料对其进行抛光以去除氧化物层，并优化等离子体氧化工艺和磨料抛光工艺，结果表明，等离子体
第一章绪论5图1-2电化学抛光原理图[29]（2）磁流变抛光（MRF）磁流变抛光（MRF）利用磁极产生强大磁场使磁流变液由牛顿流体变成黏度较大的Bingham流体，抛光磨料会沿着磁场分布线形成链状结构，从而具有强大的剪切力，在运动过程中，工件表面因受到磨料的剪切力而发生材料去除，其工作原理如图1-3所示[32]。潘继生等[32]对SiC单晶片进行集群磁流变平面抛光加工，研究发现，采用金刚石磨料，控制加工间隙在1.4mm以内，具有较好的抛光效果。增加抛光时间，表面粗糙度随之减小，抛光30分钟，SiC单晶片表面粗糙度Ra由72.89nm降至1.9nm。Wu[33]等采用集群磁流变效应抛光方法对K9光学玻璃和硅片进行了抛光实验，结果表明，该方法可以实现高精度抛光，K9玻璃和硅片表面粗糙度分别达到Ra0.005μm和Ra0.016μm，同时加工效率高，加工10分钟后表面粗糙度可降低1个数量级。当加工间隙在1mm左右，转速范围在30～60rpm，抛光50分钟可以获得较好的加工效果。图1-3磁流变抛光原理图[32]（3）等离子体辅助抛光（PAP）等离子体辅助抛光（PAP）结合了等离子体辐射的表面氧化改性和软磨料的抛光功能来实现材料的去除，其工作原理如图1-4所示[34]。Deng等[34]采用氦气水蒸气等离子体照射SiC衬底表面，通过等离子辐射产生软氧化物层，然后使用CeO2磨料对其进行抛光以去除氧化物层，并优化等离子体氧化工艺和磨料抛光工艺，结果表明，等离子体
【参考文献】：
期刊论文
[1]紫外光催化辅助SiC抛光过程中化学反应速率的影响[J]. 路家斌,熊强,阎秋生,王鑫,廖博涛. 表面技术. 2019(11)
[2]简析碳化硅在半导体行业中的发展潜力[J]. 杨玺,苏丹,茹毅,张明宇,黄孟阳,赵煜,甘源. 云南科技管理. 2019(04)
[3]4H-SiC外延层中堆垛层错与衬底缺陷的关联性研究[J]. 郭钰,彭同华,刘春俊,杨占伟,蔡振立. 无机材料学报. 2019(07)
[4]6H-SiC单晶紫外光催化抛光中光照方式和磨料的影响[J]. 路家斌,熊强,阎秋生,王鑫,宾水明. 金刚石与磨料磨具工程. 2019(03)
[5]王占国:发展中国第三代半导体材料机遇大于挑战[J]. 贺春禄. 高科技与产业化. 2019(05)
[6]砂浆对固结磨具研磨垫研磨SiC工件的影响[J]. 金振弘,朱永伟,墨洪磊,王子琨. 金刚石与磨料磨具工程. 2018(06)
[7]单晶碳化硅晶片高效超精密抛光工艺[J]. 何艳,苑泽伟,段振云,张幼军. 哈尔滨工业大学学报. 2019(01)
[8]中国半导体材料业的状况分析[J]. 王磊. 内燃机与配件. 2018(14)
[9]紫外光照射下GaN的电化学性质及CMP应用[J]. 张礼,张保国,罗超,刘宜霖,韩丽楠,缪玉欣. 微纳电子技术. 2017(12)
[10]紫外LED辅助的4H-SiC化学机械抛光[J]. 叶子凡,周艳,徐莉,潘国顺. 纳米技术与精密工程. 2017(05)
博士论文
[1]芬顿法和类芬顿法对水中污染物的去除研究[D]. 李春娟.哈尔滨工业大学 2009
硕士论文
[1]CMP中抛光垫和晶圆接触状态的研究[D]. 程喜乐.北京交通大学 2018
[2]基于芬顿反应的单晶SiC化学机械抛光加工研究[D]. 陈润.广东工业大学 2017
[3]碳化硅光学材料芬顿辅助抛光机理与工艺研究[D]. 马磊.国防科学技术大学 2012
本文编号：3541900
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