不同氧化剂对6H-SiC化学机械抛光的影响

摘要

选用胶体SiO2纳米颗粒为磨粒,研究不同pH值条件下高锰酸钾和双氧水两种氧化剂对6H-SiC晶片化学机械抛光的影响,并使用原子力显微镜观察抛光后表面质量。采用Zeta电位分析仪分析溶液中胶体SiO2颗粒的Zeta电位,采用X射线光电子能谱分析SiC抛光表面元素及其化学状态。结果表明:SiC晶片的材料去除率随pH值变化而变化,采用高猛酸钾抛光液抛光时,材料去除率在pH 6时达到峰值185 nm/h,Ra为0.25 nm;采用双氧水抛光液抛光时,材料去除率在pH 8时达到峰值110 nm/h,Ra为0.32 nm。pH值低于5时,电负性的SiO2颗粒会通过静电作用吸附在带正电的Si C表面,抑制Si C晶片表面原子的氧化及去除,降低材料去除率;pH值高于5时,SiO2颗粒在双氧水抛光液中的静电排斥力弱于高锰酸钾抛光液中静电排斥力,从而影响了SiO2颗粒的分散性能,降低了抛光效果。采用高锰酸钾抛光液抛光后,SiC晶片表面的Si-C氧化产物含量(Si-C-O、Si4C4-xO2和Si4C4O4)较高,高锰酸钾抛光液的氧化能力较强。