菠菜网址导航体育真人 碳化硅的化学机械抛光

碳化硅单晶生长之后是晶碇，而且具有表面缺陷，是没法直接用于外延的，这就需要加工。其中，滚圆把晶碇做成标准的圆柱体，线切割会把晶碇切割成晶片，各种表征保证加工的方向，而抛光则是提高晶片的质量。

晶片的表面会有损伤，损伤源于本来晶体生长的缺陷、前面加工步骤中的破坏。对于局部损伤，世界上有四种方法：不管、更换、修补、去除；对于碳化硅表面的损伤层，不管不顾肯定不行，因为会影响器件的成品率；更换晶片，不就是砸自己的饭碗嘛；修补其实是再次生长，现在没有低成本的方案；而去除是一条还算可行的，用一定的材料废弃，来提高总体材料的质量。

SiC表面的损伤层可以通过四种方法去除：

1. 机械抛光 ，简单但会残留划痕，适用于初抛；

2. 化学机械抛光 （Chemical Mechanical Polishing，CMP），引入化学腐蚀去除划痕，适用于精抛；

3. 氢气刻蚀 ，设备复杂，常用于HTCVD过程；

4. 等离子辅助抛光，设备复杂，不常用。

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选择化学机械抛光

单纯的机械抛光会产生划痕，单纯的化学抛光产生非均匀腐蚀，综合为化学机械抛光则物美价廉。CMP的工作原理：旋转的晶片/晶圆以一定的压力压在旋转的抛光垫上做相对运动，借助抛光液中纳米磨料的机械研磨作用与各类化学试剂的化学作用的结合来实现平坦化要求。

这一过程中应用到的材料主要包括抛光液和抛光垫。抛光垫使用后会产生变形，表面变得光滑，孔隙减少和被堵塞，使抛光速率下降，必须进行修整来恢复其粗糙度，改善传输抛光液的能力，一般采用钻石修整器修整。

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典型的化学机械抛光过程

知道需要化学+机械来抛光后，典型的化学机械抛光过程如下：

第一步，机械抛光。

用0.5um直径的金刚石抛光液，抛光表面粗糙度至0.7nm。

第二步，化学机械抛光。

1. 抛光机：AP-810型单面抛光机；
2. 抛光压力200g/c㎡；
3. 大盘转速50r/min；
4. 陶瓷盘转速38r/min；
5. 抛光液组成：以SiO2为基础，加入0-70wt%的双氧水最后用KOH（5wt%）、HNO3（1wt%）调节pH=8.5；
6. 抛光液流量3L/min，循环使用。

结果如下：

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可调参数示例

下面具体介绍一下抛光液和抛光垫。

抛光液是均匀分散胶粒乳白色胶体，主要起到抛光、润滑、冷却的作用。主要变量包括磨料（粒径及分布、硬度、形状）、试剂（氧化剂、pH调节剂、分散剂、表面活性剂）、工艺（供给速率、温度）。

抛光垫是表面带有特殊沟槽的多孔材料，主要作用是存储和传输抛光液、对晶片提供一定的压力并对其表面进行机械摩擦。

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