催化剂浓度对6H-SiC晶片Si面化学机械抛光性能的影响

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SiC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SiC晶圆的摩擦系数.对比不同压力和转速在CMP中对SiC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(104.0 nm).另外,随着Cu2+浓度的增大,SiC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0.161 nm.结论Cu2+-甘氨酸配合物作为催化剂能够加快SiC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SiC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.

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

所属期刊栏目：48

分类号：TG356.28(金属压力加工)

资助基金：国家自然科学基金51305166

在线出版日期：2019-06-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：291-296