催化剂浓度对6H-SiC晶片Si面化学机械抛光性能的影响

论文摘要

目的提高6H-SiC晶片Si面化学机械抛光（CMP）的材料去除率（MRR）,改善其抛光表面质量。方法使用含有不同Cu2+浓度和甘氨酸形成的配合物作为催化剂、H2O2作为氧化剂的抛光液,对6H-SiC晶片Si面进行CMP。使用精密天平称量SiC晶片抛光前后的质量,计算其MRR。使用AFM观测Si C晶圆表面,测其表面粗糙度（Ra）。使用Zeta电位仪测量在不同Cu2+浓度下纳米氧化硅磨粒的Zeta电势和粒径分布。使用摩擦磨损试验机测量不同Cu2+浓度时Si C晶圆的摩擦系数。对比不同压力和转速在CMP中对Si C的MRR和Ra的影响。结果随着Cu2+浓度的增大,MRR先增大后减小,在Cu2+体积浓度为300μmol/L时,MRR有最大值,为82 nm/h,此时,Ra为0.156 nm;相比之下,不加入Cu2+-甘氨酸配合物的MRR为62 nm/h,Ra为0.280 nm。同时,随着Cu2+浓度的增大,一方面,溶液中磨粒的Zeta电势绝对值不断减小,但高于不加入Cu2+-甘氨酸配合物时的Zeta电势绝对值;另一方面,其平均粒径逐渐增大,但低于不加入Cu2+-甘氨酸配合物时的平均粒径（104.0nm）。另外,随着Cu2+浓度的增大,Si C晶圆的摩擦系数先增大后减小,在300μmol/L时达到最大,为0.6137。最后,随着压力的增大,MRR不断增加,但压力过大,使得Ra增大。随着抛光盘转速的增大,MRR先增大后减小,Ra无明显变化,在120 r/min时,MRR有最大值,为96 nm/h,Ra为0.161nm。结论 Cu2+-甘氨酸配合物作为催化剂能够加快Si C化学机械抛光中的化学氧化速率,从而提高MRR,并且能够提高抛光液分散稳定性,改善Si C晶圆表面质量。另外,增大抛光压力可以增强机械磨削作用,提高MRR,但压力过大,会损伤晶片表面。抛光盘转速的增大也可以提高MRR,但其过大则会使抛光液外溅,降低化学作用,导致MRR降低。

论文目录

• 1 试验
•   1.1 抛光实验和抛光液制备
•   1.2 性能测试
• 2 结果与分析
•   2.1 6H-SiC的CMP材料去除率和表面粗糙度
•   2.2 Zeta电势测量
•   2.3 粒径分析
•   2.4 对比不同Cu2+浓度下的摩擦系数
•   2.5 对比不同压力下的材料去除率和表面粗糙度
•   2.6 对比不同抛光盘转速下的材料去除率和表面粗糙度
•   2.7 抛光机理分析
• 3 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 滕康,陈国美,倪自丰,钱善华,白亚雯

关键词: 碳化硅,化学机械抛光,催化剂,材料去除率,表面粗糙度,粒径分布

来源: 表面技术 2019年03期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 材料科学

单位: 江南大学机械工程学院,无锡商业职业技术学院机电技术学院,无锡太湖学院

基金: 国家自然科学基金(51305166)~~

分类号: TB306

DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2019.03.039

页码: 291-296

总页数: 6

文件大小: 1459K

下载量: 199