单晶碳化硅晶片高效超精密抛光工艺

作者:何艳;苑泽伟;段振云;张幼军 刊名:哈尔滨工业大学学报 上传者:冯庆旭

【摘要】为改善现有碳化硅抛光方法存在的效率低、有污染、损伤大等问题;提出采用机械研磨与光催化辅助化学机械抛光组合工艺抛光单晶碳化硅晶片.光催化辅助化学机械抛光利用纳米二氧化钛在紫外光照射下生成羟基自由基的强氧化作用原子级去除碳化硅.通过L9(33)正交试验研制光催化辅助化学机械抛光抛光液;采用对碳化硅晶片表面粗糙度跟踪检测的方法确定优化加工工艺.甲基紫有机显色剂静态氧化试验结果表明:光催化剂对抛光液氧化性的影响最大;其次是电子俘获剂;再次是分散剂;较好的抛光液配方为二氧化钛0.5g·L-1、过氧化氢1.5mol·L-1、六偏磷酸钠0.1g·L-1.确定的优化抛光工艺为:采用5μm和2μm金刚石微粉分别研磨单晶碳化硅晶片30min;材料去除率分别为8.72μm/h和4.56μm/h;然后采用光催化辅助化学机械抛光单晶碳化硅去除机械研磨带来的损伤;粗抛光选用0.5μm氧化铝微粉抛光60min;精抛光选用0.05μm氧化铝微粉抛光50min;粗抛光和精抛光的材料去除率分别为1.81μm/h和1.03μm/h.用该工艺抛光单晶碳化硅;获得的表面粗糙度约为0.47nm;基本能满足单晶碳化硅高效、超光滑、低损伤的抛光要求.

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第 51卷 第 1期 2 0 1 9年 1月 哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报 JOURNAL OF HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY Vol. 51 No. 1 Jan. 2019 DOI:10.11918 / j.issn.0367-6234.201712098 单晶碳化硅晶片高效超精密抛光工艺 何 艳,苑泽伟,段振云,张幼军 (沈阳工业大学 机械工程学院,沈阳 110870) 摘 要: 为改善现有碳化硅抛光方法存在的效率低、有污染、损伤大等问题,提出采用机械研磨与光催化辅助化学机械抛光组 合工艺抛光单晶碳化硅晶片. 光催化辅助化学机械抛光利用纳米二氧化钛在紫外光照射下生成羟基自由基的强氧化作用原 子级去除碳化硅. 通过 L9(33) 正交试验研制光催化辅助化学机械抛光抛光液,采用对碳化硅晶片表面粗糙度跟踪检测的方法 确定优化加工工艺. 甲基紫有机显色剂静态氧化试验结果表明:光催化剂对抛光液氧化性的影响最大,其次是电子俘获剂,再 次是分散剂;较好的抛光液配方为二氧化钛 0.5 g·L-1、过氧化氢 1.5 mol·L-1、六偏磷酸钠 0.1 g·L-1 . 确定的优化抛光工艺 为:采用 5 μm和 2 μm金刚石微粉分别研磨单晶碳化硅晶片 30 min,材料去除率分别为 8.72 μm / h和 4.56 μm / h;然后采用光 催化辅助化学机械抛光单晶碳化硅去除机械研磨带来的损伤,粗抛光选用 0.5 μm 氧化铝微粉抛光 60 min,精抛光选用 0.05 μm氧化铝微粉抛光 50 min,粗抛光和精抛光的材料去除率分别为 1.81 μm / h和 1.03 μm / h. 用该工艺抛光单晶碳化硅,获 得的表面粗糙度约为 0.47 nm,基本能满足单晶碳化硅高效、超光滑、低损伤的抛光要求. 关键词: 碳化硅;抛光液;机械研磨;光催化辅助化学机械抛光;抛光工艺 中图分类号: TH161 文献标志码: A 文章编号: 0367-6234(2019)01-0115-07 High-productively ultraprecise polishing technique of single crystal SiC wafer HE Yan, YUAN Zewei, DUAN Zhenyun, ZHANG Youjun (School of Mechanical Engineering, Shenyang University of Technology, Shenyang 110870, China) Abstract: A smoothing method for single crystal silicon carbide ( SiC ) especially with the combination of mechanical lapping and photocatalysis-assisted chemical mechanical polishing (PCMP) is proposed to solve the problems of traditional polishing methods, such as low efficiency, serious pollution, great damage, etc, by which the atomic smoothing of SiC wafer is removed by the powerful oxidability

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