不同晶面砷化鎵襯底化學(xué)機(jī)械拋光研究.pdf

1、化學(xué)機(jī)械拋光（Chemical Mechanical Polishing，CMP）加工技術(shù)是實(shí)現(xiàn)工件表面全局平坦化的有效方法，可以獲得高精度、低表面粗糙度值和無(wú)損傷的表面，因此廣泛應(yīng)用于晶片的加工。在生產(chǎn)實(shí)際中，不同晶面砷化鎵晶片作為襯底制作不同性能的元器件，然而用相同化學(xué)機(jī)械拋光工藝參數(shù)加工不同晶面砷化鎵晶片的表面質(zhì)量差異性較大。為此，本課題對(duì)不同晶面砷化鎵晶片的化學(xué)機(jī)械拋光特性進(jìn)行研究，以在對(duì)生產(chǎn)實(shí)際具有指導(dǎo)作用。本文主要研究工作如

2、下:
　　利用變載荷劃痕實(shí)驗(yàn)在聲發(fā)射自動(dòng)劃痕儀上對(duì)三種不同晶面砷化鎵晶片的五個(gè)方向進(jìn)行四次重復(fù)劃痕實(shí)驗(yàn)，由自動(dòng)劃痕儀測(cè)出三種晶片在五個(gè)方向的摩擦力和聲發(fā)射曲線(xiàn)，用最小二乘法算出三種晶片在五個(gè)方向的摩擦系數(shù)，并取平均值;然后，用恒載荷劃痕實(shí)驗(yàn)對(duì)三種不同晶面砷化鎵晶片的五個(gè)方向進(jìn)行四次重復(fù)劃痕實(shí)驗(yàn)，利用三維形貌儀測(cè)量劃痕形貌，計(jì)算三種晶片在五個(gè)方向的刻劃硬度和材料去除率，結(jié)果表明:三種晶片在五個(gè)方向的摩擦系數(shù)、刻劃硬度和材料去除率相差

3、很大，其中(100)to(111)15°晶片的數(shù)值相對(duì)其它兩種晶面的數(shù)值大。從這三個(gè)方面說(shuō)明三種不同晶面的砷化鎵晶片存在嚴(yán)重的各向異性。
　　利用單顆二氧化硅磨粒模擬三種晶片在化學(xué)機(jī)械拋光中的化學(xué)作用和機(jī)械作用的差異性。本實(shí)驗(yàn)采用單因素實(shí)驗(yàn)法通過(guò)改變加載壓力分別研究三種晶片在過(guò)氧化氫溶液和去離子水條件下的磨損體積和表面形貌。結(jié)果表明:三種晶片在過(guò)氧化氫溶液下的磨損體積大于在去離子水中的磨損體積，但是表面較粗糙，且在相同壓力下(10

4、0)to(111)15°晶片的磨損體積最大;而且隨著壓力的增加，磨損體積增大，但是表面形貌變差。
　　最后，對(duì)三種不同晶面的砷化鎵晶片進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光實(shí)驗(yàn)?；趩蚊嫠念^拋光機(jī)ES36B-4P-4M，采用單因素實(shí)驗(yàn)法研究了拋光壓力、拋光頭轉(zhuǎn)速和拋光盤(pán)轉(zhuǎn)速對(duì)三種晶片的材料去除率、表面粗糙度和TTV的影響，利用三維形貌儀、精密電子天平、數(shù)顯千分表分別測(cè)量三種晶片的表面形貌、拋光前后的質(zhì)量和晶片的厚度。結(jié)果表明:三種晶片的材料去除率不滿(mǎn)足