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(yōu)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(wěn)定性，低摩擦系數(shù)，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(fā)高效高質(zhì)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(xiàn)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(chǎn)生·OH從而在半導體晶圓表面產(chǎn)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(yōu)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(zhì)量。但是在此環(huán)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(jié)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(huán)境里的摩擦行為和SCD的材料移除效果。這些發(fā)現(xiàn)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(xiàn)單晶金剛石加工的高材料去除率和超高表面質(zhì)量。成果發(fā)表在***新***期的Diamond & Related Materials期刊上，廣東工業(yè)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(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，單晶金剛石的工業(yè)應用正快速成為熱點，對其表面質(zhì)量要求日益苛刻，該研究對如何高效加工SCD得到高質(zhì)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(tǒng)，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(qū)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(jié)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(shù)據(jù)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(wǎng))
