《單晶SiC基片高效超精密磨粒加工技術基礎研究》是依託華僑大學，由徐西鵬擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：單晶SiC基片高效超精密磨粒加工技術基礎研究
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：徐西鵬
- 依託單位：華僑大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
全面揭示新一代半導體材料單晶碳化矽在各種磨粒作用下的表現特徵與行為機制，構造並驗證可以實現材料等量去除的磨料與單晶碳化矽界面作用模型；提出並實施能夠實現磨料等量切削的細粒度固結金剛石磨削工具的製備新方法，從源頭上解決SiC單晶基片高效平坦化階段的瓶頸問題。提出並攻克基於凝膠原理的超細金剛石半固著磨削工具製備中的關鍵技術並研究其關鍵科學問題，提出並實施基於集群磁流變效應的多點陣列柔性研磨刷技術構想，實現單晶碳化矽基片的高效率研磨與超光滑拋光。通過綜合採用能夠實現磨削工具與碳化矽界面等量去除的固結磨料高效平坦化磨削以及能夠實現等量去除但是又能夠實現容沒效應的柔性研拋，為實現高效低損傷的單晶碳化矽基片加工提供可靠的基礎依據和技術突破口。項目的完成對促進我國電子信息製造業自主研發新的工藝和技術，特別是對促進及廣東省高性能IC和LED半導體照明領域的技術進步與升級具有明確的意義。
結題摘要
單晶SiC作為第三代半導體材料，具有大的禁頻寬度、高飽和電子漂移速度、高擊穿電場強度、高熱導率、低介電常數和強抗輻射能力等優良的特性，在高性能IC晶片和LED白光照明領域擁有巨大的發展前景。 單晶SiC基片的套用要求表面超光滑、超平坦、無損傷，其加工質量的優劣直接影響到器件的性能。目前SiC單晶的超精密加工主要沿用半導體矽片的游離磨料研磨和化學機械拋光方法，但SiC的莫氏硬度為9.2，僅次於金剛石，且化學穩定性非常好，常溫下幾乎不與其它物質反應，加工難度大，材料去除率低，造成極大的磨料浪費和環境污染問題。因此高精度、高效率、低成本的基片加工技術是SiC單晶套用急需攻克的瓶頸問題。 本項目提出基於等量去除的固結磨料磨削和半固著磨料拋光的新思路，實現單晶碳化矽的高效超精無損加工，並全面揭示基於等量去除的高效磨削和柔性研拋中的加工機理。 在微納尺度下探究了單晶SiC不同晶型晶面在磨粒作用下的表現特徵，結合本徵屬性和實際加工揭示其材料去除的行為機制。通過磨粒運動軌跡的仿真計算，獲得金剛石磨粒等量切削對應的磨粒分布。提出變異係數作為軌跡均勻性的評價方法，為實際加工的磨塊最佳化排布提供理論基礎。利用低溫釺焊技術製成細粒度金剛石磨盤，最佳化磨盤排布和加工參數，磨削單晶SiC獲得Ra＜12nm，TTV＜3μm的超平坦納米級光滑表面。基於溶膠凝膠原理和集群磁流變效應分別製備超細磨料半固著拋光碟，明確磨粒加工過程中的容沒效應和材料的機械化學去除機理，得到Ra＜0.3nm的超光滑無損傷的加工表面。 項目的完成不僅解決了工具製備中的關鍵科學和技術問題，實現了單晶碳化矽的高效超精無損加工，涉及的方法和理論也對晶圓加工流程的革新和促進光電產業的發展具有重要的指導意義。
