單晶MgO高溫超導(dǎo)基片CMP工藝的研究.pdf

1、單晶氧化鎂(MgO)在高溫下具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性、熱傳導(dǎo)性和絕緣性，在高頻時(shí)具有很小的介電常數(shù)和損耗，是一種可產(chǎn)業(yè)化的重要的高溫超導(dǎo)薄膜單晶基片。由于基片的加工表面質(zhì)量嚴(yán)重地影響在其表面所生長(zhǎng)的高溫超導(dǎo)(HighTemperatureSuperconductor，HTS)薄膜的性能，所以如何獲得超光滑無損傷的基片表面是一個(gè)亟待解決的問題。單晶MgO是典型的硬脆材料，目前實(shí)際生產(chǎn)所采用的機(jī)械拋光工藝存在拋光效率低、加工質(zhì)量不穩(wěn)定、碎片率高

2、等問題。目前對(duì)單晶MgO超精密加工技術(shù)的研究較少，沒有一套完整的專門適合于單晶MgO的超精密加工工藝。本文采用化學(xué)機(jī)械拋光(ChemicalMechanicalPolishing，CMP)方法加工單晶MgO基片表面，通過化學(xué)和機(jī)械的交互作用去除表面損傷層，高效地獲得超光滑無損傷的單晶MgO基片表面。 本文在大量的CMP實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，研究了影響CMP過程的主要因素(如拋光墊、拋光液、拋光壓力、拋光盤轉(zhuǎn)速等)對(duì)單晶MgO基片拋光效果的

3、影響規(guī)律。根據(jù)單晶MgO基片的物理化學(xué)性質(zhì)，研制了適合單晶MgO基片的化學(xué)機(jī)械拋光液。對(duì)拋光墊的主要特性參數(shù)進(jìn)行了檢測(cè)和評(píng)價(jià)。并在相同工藝參數(shù)下，使用不同的拋光墊分別對(duì)單晶MgO基片進(jìn)行CMP實(shí)驗(yàn)，對(duì)比分析了不同拋光墊的作用機(jī)理及拋光效果，選擇出一種適合單晶MgO基片CMP的拋光墊。通過正交實(shí)驗(yàn)，對(duì)CMP工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，獲得了較好的基片表面質(zhì)量，表面粗糙度Ra值達(dá)到1.3(A)(AFM測(cè)量結(jié)果)，提高了加工效率，降低了成本。本文還針對(duì)