硅溶胶对单晶SiC化学机械抛光影响研究

发布时间：2020-07-01 22:57

【摘要】：电子信息制造业的核心是微电子和光电子元器件制造,要求高精度、高集成度和高性能,因此怎样使芯片衬底获得良好的加工精度和表面质量是当今研究的重点,化学机械抛光是目前获得衬底基片整体平坦化超精密加工的有效方法。单晶SiC作为第三代半导体材料,具有高热导率、高击穿强度、高饱和电子漂移速率以及禁带宽度大等特点,但其莫氏硬度达到9.2-9.5,仅次于金刚石,因此加工难度很大。硅溶胶磨料是在纳米级的二氧化硅表面包覆一层胶状物,可以减小磨粒形状的不规则性、降低表面硬度,在化学机械抛光中最大限度的减少对工件表面的损伤,因此被广泛应用到硅片、精密光学表面的平坦化加工中。本文首先对市售不同厂家的硅溶胶抛光液进行粒径和Zeta电位检测分析其稳定性,结合不同厂家硅溶胶抛光液对单晶Si C化学机械抛光的效果,选择抛光性能好的硅溶胶产品,使用不同粒径的硅溶胶抛光液对单晶SiC进行化学机械抛光,结合抛光后单晶SiC的表面粗糙度和表面形貌,优选最佳粒径的硅溶胶抛光液。在芬顿反应条件下,分别用硅溶胶和W0.5的金刚石抛光液对单晶Si C进行化学机械抛光,用激光共聚焦显微镜和白光干涉仪对抛光后的单晶SiC进行表面形貌和粗糙度检测,发现硬度较软的硅溶胶磨料抛光效果较差,随后对含有不同芬顿试剂的硅溶胶进行光谱分析、粒径分析和Zeta电位分析,结合对应硅溶胶抛光液对单晶Si C化学机械抛光的效果,研究了芬顿反应环境对硅溶胶抛光液稳定性及其对SiC化学机械抛光的影响。对影响单晶SiC化学机械抛光的主要因素(磨粒浓度、H_2O_2、抛光压力、抛光转速、抛光液流量)进行了单因素实验,研究了不同条件下,单晶Si C材料去除率和表面加工质量的变化,优选最优工艺参数。以抛光后单晶SiC的表面形貌、材料去除率和表面粗糙度为优化目标,得到最优工艺参数为硅溶胶浓度30wt.%、H_2O_2浓度5%、抛光压力8kg、转速80r/min、抛光液流量60ml/min,对单晶SiC进行化学机械抛光,最终可以获得表面粗糙度为Ra0.221nm的原子级超光滑表面。
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ163.4;O786
【图文】：

分子,结构示意图,原子,共价键

第一章绪论SiC 的材料特性C 是由 Si 原子和 C 原子以共价键的形式以空间网状结构连对密排结构，其中每个 Si 原子会和 4 个 C 原子以共价键形和 4 个 Si 原子相连，这样形成的空间结构就会十分牢固子结构有 200 多种[12]，目前应用最广泛为 4H-SiC 和 6H-S示。

分子,结构示意图,原子,共价键

SiC 的材料特性iC 是由 Si 原子和 C 原子以共价键的形式以空间网状结构连对密排结构，其中每个 Si 原子会和 4 个 C 原子以共价键形和 4 个 Si 原子相连，这样形成的空间结构就会十分牢固，原子结构有 200 多种[12]，目前应用最广泛为 4H-SiC 和 6H-S所示。(a) 4H-SiC 分子结构示意图

【参考文献】