SiC單晶化學(xué)機(jī)械拋光過(guò)程中的化學(xué)作用研究.pdf

1、SiC作為新一代半導(dǎo)體材料被廣泛用于LED、高功率器件和空間反射鏡。針對(duì)目前對(duì)SiC化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）加工的去除機(jī)理不深入的問(wèn)題，本論文以SiC單晶（0001）晶面作為模型體系，利用原子力顯微鏡微區(qū)模擬刻劃方法，系統(tǒng)研究了介質(zhì)、模擬磨料和溶液條件等因素對(duì)CMP行為的影響，深入探討了CMP過(guò)程中的化學(xué)作用。研究結(jié)果為SiC的CMP加工提供了理論指導(dǎo)。
　　研究了介質(zhì)對(duì)SiC的微區(qū)材料去除行為的影響，利用原子力顯微鏡和XPS，發(fā)現(xiàn)

2、在KMnO4溶液中SiC表面因氧化生成SiO2，導(dǎo)致高于空氣和水中的去除速率，并提出了可能的氧化反應(yīng)式。以AFM針尖和二氧化硅微球作為模擬磨料，發(fā)現(xiàn)在KMnO4溶液中均能實(shí)現(xiàn)材料去除。經(jīng)過(guò)深入分析普遍存在的SiC單晶表面微區(qū)刻劃后的臺(tái)階寬窄交替現(xiàn)象，認(rèn)為根本原因是在氧化劑和載荷共同作用下SiC晶體中不同原子層的能量差異和體系總能量的降低趨勢(shì)。
　　針對(duì)KMnO4溶液這一氧化性體系，通過(guò)改變刻劃時(shí)間、載荷、溶液濃度和溶液pH等條件，

3、并結(jié)合SiC單晶表面和針尖形貌表征，研究了力學(xué)和化學(xué)綜合作用的材料去除規(guī)律。發(fā)現(xiàn)去除速率隨刻劃時(shí)間的變化規(guī)律為先降低后增加，最低點(diǎn)為2h，這一現(xiàn)象與針尖磨損所致的形貌變化有關(guān)。去除速率隨載荷增大呈近似線型增加關(guān)系。去除速率在濃度高于5×10-3mol/L后急劇增加，而隨溶液pH的升高呈近似線型降低，均與溶液氧化性在高濃度和酸性時(shí)的強(qiáng)氧化性有關(guān)。
　　利用Pt絲短路火花放電方法制備了微米尺寸微球，以Pt微球作為另外一種超軟金屬模擬磨