【摘要】：電子信息制造業(yè)的核心是微電子和光電子元器件制造,要求高精度、高集成度和高性能,因此怎樣使芯片襯底獲得良好的加工精度和表面質(zhì)量是當今研究的重點,化學(xué)機械拋光是目前獲得襯底基片整體平坦化超精密加工的有效方法。單晶SiC作為第三代半導(dǎo)體材料,具有高熱導(dǎo)率、高擊穿強度、高飽和電子漂移速率以及禁帶寬度大等特點,但其莫氏硬度達到9.2-9.5,僅次于金剛石,因此加工難度很大。硅溶膠磨料是在納米級的二氧化硅表面包覆一層膠狀物,可以減小磨粒形狀的不規(guī)則性、降低表面硬度,在化學(xué)機械拋光中最大限度的減少對工件表面的損傷,因此被廣泛應(yīng)用到硅片、精密光學(xué)表面的平坦化加工中。本文首先對市售不同廠家的硅溶膠拋光液進行粒徑和Zeta電位檢測分析其穩(wěn)定性,結(jié)合不同廠家硅溶膠拋光液對單晶Si C化學(xué)機械拋光的效果,選擇拋光性能好的硅溶膠產(chǎn)品,使用不同粒徑的硅溶膠拋光液對單晶SiC進行化學(xué)機械拋光,結(jié)合拋光后單晶SiC的表面粗糙度和表面形貌,優(yōu)選最佳粒徑的硅溶膠拋光液。在芬頓反應(yīng)條件下,分別用硅溶膠和W0.5的金剛石拋光液對單晶Si C進行化學(xué)機械拋光,用激光共聚焦顯微鏡和白光干涉儀對拋光后的單晶SiC進行表面形貌和粗糙度檢測,發(fā)現(xiàn)硬度較軟的硅溶膠磨料拋光效果較差,隨后對含有不同芬頓試劑的硅溶膠進行光譜分析、粒徑分析和Zeta電位分析,結(jié)合對應(yīng)硅溶膠拋光液對單晶Si C化學(xué)機械拋光的效果,研究了芬頓反應(yīng)環(huán)境對硅溶膠拋光液穩(wěn)定性及其對SiC化學(xué)機械拋光的影響。對影響單晶SiC化學(xué)機械拋光的主要因素(磨粒濃度、H_2O_2、拋光壓力、拋光轉(zhuǎn)速、拋光液流量)進行了單因素實驗,研究了不同條件下,單晶Si C材料去除率和表面加工質(zhì)量的變化,優(yōu)選最優(yōu)工藝參數(shù)。以拋光后單晶SiC的表面形貌、材料去除率和表面粗糙度為優(yōu)化目標,得到最優(yōu)工藝參數(shù)為硅溶膠濃度30wt.%、H_2O_2濃度5%、拋光壓力8kg、轉(zhuǎn)速80r/min、拋光液流量60ml/min,對單晶SiC進行化學(xué)機械拋光,最終可以獲得表面粗糙度為Ra0.221nm的原子級超光滑表面。
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ163.4;O786
【圖文】：

第一章 緒論SiC 的材料特性C 是由 Si 原子和 C 原子以共價鍵的形式以空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)連對密排結(jié)構(gòu)，其中每個 Si 原子會和 4 個 C 原子以共價鍵形和 4 個 Si 原子相連，這樣形成的空間結(jié)構(gòu)就會十分牢固子結(jié)構(gòu)有 200 多種[12]，目前應(yīng)用最廣泛為 4H-SiC 和 6H-S示。

SiC 的材料特性iC 是由 Si 原子和 C 原子以共價鍵的形式以空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)連對密排結(jié)構(gòu)，其中每個 Si 原子會和 4 個 C 原子以共價鍵形和 4 個 Si 原子相連，這樣形成的空間結(jié)構(gòu)就會十分牢固，原子結(jié)構(gòu)有 200 多種[12]，目前應(yīng)用最廣泛為 4H-SiC 和 6H-S所示。(a) 4H-SiC 分子結(jié)構(gòu)示意圖

【參考文獻】

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1 王學(xué)梅;;寬禁帶碳化硅功率器件在電動汽車中的研究與應(yīng)用[J];中國電機工程學(xué)報;2014年03期

2 潘繼生;閻秋生;徐西鵬;童和平;祝江停;白振偉;;單晶SiC基片的集群磁流變平面拋光加工[J];中國機械工程;2013年18期

3 張峰;;空間相機碳化硅反射鏡表面硅改性層的組合式拋光[J];中國激光;2013年07期

4 馬磊;彭小強;戴一帆;;類芬頓反應(yīng)在碳化硅光學(xué)材料研拋中的作用[J];航空精密制造技術(shù);2012年04期

5 張川;;半導(dǎo)體器件的發(fā)展趨勢[J];科技傳播;2012年06期

6 Ginger Y.KE;Mitali DE;Keith W.HIPEL;;A HIERARCHICAL MULTIPLE CRITERIA MODEL FOR ELICITING RELATIVE PREFERENCES IN CONFLICT SITUATIONS[J];Journal of Systems Science and Systems Engineering;2012年01期

7 計時鳴;李琛;譚大鵬;袁巧玲;池永為;趙凌寒;;基于Preston方程的軟性磨粒流加工特性[J];機械工程學(xué)報;2011年17期

8 高慧瑩;費玖海;;拋光盤、拋光頭轉(zhuǎn)速比對化學(xué)機械拋光效果的影響分析[J];電子工業(yè)專用設(shè)備;2011年05期

9 劉濤;高慧瑩;張領(lǐng)強;陳學(xué)森;;化學(xué)機械拋光壓力控制技術(shù)研究[J];電子工業(yè)專用設(shè)備;2010年09期

10 楊麗靜;田輝平;龍軍;嚴加松;;堿性硅溶膠穩(wěn)定性的研究[J];石油煉制與化工;2010年06期

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1 陳國美;碳化硅晶片超精密拋光工藝及機理研究[D];江南大學(xué);2017年

2 潘繼生;單晶SiC基片超精密磨粒加工機理研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2015年

3 苑澤偉;利用化學(xué)和機械協(xié)同作用的CVD金剛石拋光機理與技術(shù)[D];大連理工大學(xué);2012年

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1 唐詠凱;固結(jié)磨料研磨墊磨損特性研究[D];南京航空航天大學(xué);2017年

2 徐少平;基于芬頓反應(yīng)的單晶SiC集群磁流變化學(xué)復(fù)合拋光研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2016年

3 孫丙鎮(zhèn);碳化硅超聲—電化學(xué)拋光仿真與研拋實驗研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

4 王磊;基于芬頓反應(yīng)的單晶SiC化學(xué)機械拋光液研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2015年

5 段沽坪;離子束拋光去除特性研究[D];中國科學(xué)院研究生院（光電技術(shù)研究所）;2013年

6 馬磊;碳化硅光學(xué)材料芬頓輔助拋光機理與工藝研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

7 吳健;藍寶石CMP加工機理與工藝技術(shù)的研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2012年

8 趙樹峰;SiC晶片加工工藝及其對晶片表面的損傷[D];西安理工大學(xué);2010年

9 吳明明;單晶硅片的超精密加工技術(shù)研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2005年

本文編號：2737394