看懂SIC碳化硅襯底研磨加工技術(shù)
碳化硅SiC襯底因其脆硬性特性再疊加大尺寸化、超薄化的放大效應(yīng),給現(xiàn)有的加工技術(shù)帶來了巨大的挑戰(zhàn),被視為典型難加工材料。高效率、高質(zhì)量的碳化硅襯底加工技術(shù)成了當(dāng)下的研究熱點(diǎn)。
吉致電子專業(yè)生產(chǎn)制備碳化硅拋光液,碳化硅SiC陶瓷,半導(dǎo)體拋光液,CMP拋光液,提供碳化硅CMP解決方案,真實碳化硅拋光液廠家。
碳化硅相較于第一、二代半導(dǎo)體材料具有更優(yōu)良的熱學(xué)、電學(xué)性能,如寬禁帶、高導(dǎo)熱、高溫度穩(wěn)定 性和低介電常數(shù)等,這些優(yōu)勢使得以碳化硅為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料廣泛應(yīng)用于高溫、高頻、高功率 以及抗輻射等極端工況.作為高性能微電子和光 電子器件制造的襯底基片,碳化硅襯底加工后的表面、亞表面質(zhì)量對器件的使用性能有著極為重要的影響。因此,其加工不僅要保證較高的面型精度和亞納米級的粗糙度,還要避免表面及亞表面損傷。
碳化硅的主要加工過程分為切割、磨削、研磨、拋光。其中磨削/研磨以及拋光這兩道工序是決定碳化硅襯底最終加工質(zhì)量優(yōu)劣的關(guān)鍵工序。
以化學(xué)腐蝕為主的反應(yīng)磨拋技術(shù)的核心是通過化學(xué)試劑或特種能場對碳化硅的表面進(jìn)行氧化腐蝕,從而形成較軟的變質(zhì)層,再通過磨粒劃擦將變質(zhì)層去除。這類反應(yīng)磨拋技術(shù)以拋光加工為主,其中又細(xì)分為CMP化學(xué)機(jī)械拋光 、電化學(xué)機(jī)械拋光、等離子體輔助拋光 、紫外光輔助化學(xué)拋光等不 同類型的拋光方法。
CMP化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)
目前業(yè)內(nèi)最主流的化學(xué)腐蝕反應(yīng)拋光技術(shù)是化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)(Chemical Mechanical Polishing, CMP),化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)是一種在加工過程中利用 化學(xué)試劑腐蝕和磨粒機(jī)械去除復(fù)合的方法對襯底材料進(jìn)行超精密加工的反應(yīng)拋光技術(shù),能夠獲得超光滑甚至無損傷的襯底表面
為了提高化學(xué)機(jī)械拋光作用,研究人員在兩個方面進(jìn)行了升級:
①材料的去除率,通過使用較硬的磨料可以有效提高機(jī)械作用。
②改變拋光液的PH值或者加入氧化劑、催化劑可以提高化學(xué)作用。從碳化硅的化學(xué)機(jī)械拋光研究中可以看出,通過提高加工中的機(jī)械作用以及化學(xué)作用都可以提高 加工效率,也取得一定效果。
化學(xué)機(jī)械拋光中最主要的優(yōu)化方向是平衡化學(xué)反應(yīng)的速率以及機(jī)械去除的速率。當(dāng)化學(xué)反應(yīng)的速率高于機(jī)械去除的速率時就無法及時去除化學(xué)反應(yīng)生成的軟質(zhì) SiO2層,加工后碳化硅表面會殘留一定厚度且成分為 SiO2的損傷層;當(dāng)機(jī)械去除的速率高于化學(xué)反應(yīng)的速率時,碳化硅表面還來不及形成軟質(zhì) SiO2層就與磨料接觸,導(dǎo)致材料去除率過低。因此,平衡化學(xué)反應(yīng)速率和機(jī)械去除速率能夠同時獲得較高的表面質(zhì)量以及材料去除率。
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