Diamond & Related Materials:拋光盤材料對UV催化拋光單晶金剛石的影響研究
金剛石因其優異的物理,化學,光學和熱學性能成為***種卓越的材料,具有超高硬度,卓越的化學穩定性,低摩擦系數,高電阻率。單晶金剛石(SCD)在光學,熱學和半導體中被廣泛使用。例如,拉曼激光光學,高溫高壓金剛石砧座,高速計算芯片。這些應用中,表面粗糙度和損傷層深度極其關鍵,對單晶金剛石器件性能有重大影響。因此,開發高效高質量金剛石拋光工藝極其重要。
化學機械拋光(CMP)是在半導體晶圓上獲取無損傷,原子***光滑表面的***種高效手段。作為CMP工藝的關鍵組件之***,拋光盤的選取,對SCD表面的精密加工影響巨大。
使用·OH(羥基自由基)配合磨粒來機械去除氧化后半導體材料是***種實現超光滑原子***表面的先進方法。UV(紫外線)催化反應在H2O2溶液中可產生·OH從而在半導體晶圓表面產生化學反應。在拋光過程中,單晶金剛石與拋光盤在給定載荷下相對運動。摩擦使得SCD表面微凸體優先被移除從而形成光滑表面。不同材料與金剛石之間的摩擦學研究對理解拋光機理至關重要。
UV催化反應的CMP能在高材料移除率同時獲得原子***別表面質量。但是在此環境中如何選擇拋光盤材料對SCD拋光尚需進***步研究。半導體晶圓常用的聚氨酯拋光墊對超硬SCD基本無效,目前金剛石拋光盤通常使用Fe基催化,陶瓷盤和玻璃盤。在該研究中,結合摩擦磨損和CMP實驗,考察了不同拋光盤材料,如Fe,SiO2和Al2O3在UV催化環境里的摩擦行為和SCD的材料移除效果。這些發現為UV催化輔助化學機械拋光單晶金剛石提供指導。
研究表明,使用Al2O3盤材料移除率可達713.5nm/h,而采用SiO2盤可以得到Ra僅為0.26nm的超光滑表面,因此可先利用Al2O3盤粗拋后SiO2盤精拋來同時實現單晶金剛石加工的高材料去除率和超高表面質量。成果發表在***新***期的Diamond & Related Materials期刊上,廣東工業大學路***斌教授為該文的通訊作者,祝賀! 目前,隨著寬禁帶半導體產業迅猛發展,單晶金剛石的工業應用正快速成為熱點,對其表面質量要求日益苛刻,該研究對如何高效加工SCD得到高質量超光滑表面提供了很好的思路。 由于金剛石硬度高,在摩擦和拋光時如何準確定量評價材料去除率十分關鍵(請參考專利:***種金剛石晶片拋光的材料去除率計算方法及系統,ZL 2021 1 0930698.7)。該方法思路巧妙,可拓展至其他難加工材料使用。 該文采用布魯克白光干涉儀對拋光前后表面進行三維形貌測量,獲得SCD表面軌跡和磨損區域的截面輪廓信息。材料去除率(MRR)可通過拋光前后預制劃痕深度的變化量 以下截取部分研究結果,全部研究請參考原文。 建基于抗體的病毒-二茂鐵復合物 文中白光干涉測量數據均在布魯克白光干涉儀平臺(Bruker Contour GT-X)上獲得,對應型號***新***代(Bruker ContourX-1000)圖片如下:來定量計算,而白光干涉法的垂直方向高精度分辨(<0.1nm),準確計量和非接觸式快速測量,保證了材料去除率的科學評定。
(文章來源于儀器網)