基於室溫離子液體的高硬晶體基片化學機械拋光新方法

《基於室溫離子液體的高硬晶體基片化學機械拋光新方法》是依託大連理工大學,由董志剛擔任醒目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於室溫離子液體的高硬晶體基片化學機械拋光新方法
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：董志剛

項目摘要

現行化學機械拋光（CMP）技術主要採用水基拋光液體系，在加工單晶藍寶石、SiC和GaN等高硬晶體時，由於這些材料的硬度高、化學穩定性好，水基拋光液環境中化學作用有限，存在材料去除率極低、加工質量不穩定等問題。本項目創新地提出採用室溫離子液體體系的CMP新原理。以新型可工業化的離子液體——深共熔溶劑（DES）為基液，利用DES所具有的離子濃度高、液程寬、催化能力強、熱穩定性好等不同於水基溶液的獨特性質，開發高硬晶體高效CMP新方法。針對高硬晶體的特性，研究晶體材料與DES之間物理化學性質的適配性，研製以DES為基液、並含有氧化劑、表面活性劑等的CMP拋光液，優選適用於新型CMP體系的拋光墊；研究DES環境中摩擦作用下高硬晶體表面與新拋光液之間的物理化學效應和微觀力學行為，揭示新CMP體系加工高硬晶體的材料去除和表面形成機理。通過系統的理論研究和工藝開發，發展具有自主智慧財產權的CMP新技術

結題摘要

針對三類高硬、高化學惰性晶體材料（藍寶石（Al2O3）、氮化鎵（GaN）、碳化矽（SiC））在傳統化學機械拋光（CMP）加工過程中材料去除速率低下，加工成本高的問題。進行了三類晶片在深共溶劑（DES）環境中的純化學刻蝕，研究了對三類晶片產生化學刻蝕的組分及添加劑；研究了以DES為基液的拋光液基本特性，特別是磨粒在基液中的分散情況，設計並搭建了可與DES基液相配合使用的CMP平台進行三類晶片CMP加工實驗；重點研究了GaN晶片在不同溶液組分、添加劑及紫外光照情況下的光化學和光電化學刻蝕機理；將GaN晶片的光化學氧化機理和光電化學氧化機理與機械拋光進行組合，創新性地提出了GaN晶片的光化學機械拋光加工（PCMP）和光電化學機械拋光加工（PECMP）方法；基於PCMP加工和PECMP加工方法，設計並搭建了相應的加工實驗平台，開展了對GaN晶片的PCMP和PECMP實驗研究和機理研究。研究結果表明：GaN晶片的PECMP加工可獲得約1.2 um/h的材料去除速率和超光滑晶片表面。