GaN材料的CMP加工機理與工藝技術(shù)的研究.pdf

1、第三代半導(dǎo)體GaN晶體，由于其特殊的物理、化學(xué)及良好的光學(xué)性能，在航空航天、探測、衛(wèi)星等先進領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛，因此對該晶體無缺陷生長及無損傷加工的要求也越來越高。由于其屬于典型硬脆材料，超精密加工十分困難。現(xiàn)有對GaN晶體的加工方法，主要集中在刻蝕或利用堿性溶液對其進行電離等技術(shù)方法，這些加工方法條件要求苛刻，且加工效率不是很高，很難實現(xiàn)批量生產(chǎn)。
　　 針對以上問題，本文嘗試性的提出了一種對GaN晶體的CMP(機械研磨拋光)

2、技術(shù)方法，選用特殊的研磨拋光液，對該晶體進行先研磨后精密拋光。這種方法加工設(shè)備比較簡單，利于批量生產(chǎn)，且得到的晶片表面精度較高，晶片的內(nèi)層損傷較小。本文的主要研究工作包括以下幾個方面：
　　 1．進行了單晶GaN晶片的研磨拋光工藝實驗，研究了磨粒粒度、壓力、研磨拋光時間及研磨拋光液等參數(shù)對GaN晶片質(zhì)量的影響，通過實驗分析，對工藝參數(shù)進行了合理選擇，同時得到的晶片表面質(zhì)量較高，表面損傷較?。?br>　　 2．從單顆粒與晶片表面

3、的微型接觸模型入手，對單顆粒在加工過程中的受力、參與磨削的顆粒數(shù)量、磨粒對晶片表面的材料去除率等方面進行了理論分析。對晶片表面可能產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)進行了探討，并分析了由于這種反應(yīng)對晶片材料去除的影響；
　　 3．應(yīng)用掃描電子顯微鏡、納米力學(xué)顯微鏡、X射線光電子能譜儀等儀器，對加工后的晶片結(jié)果進行了表面測試和亞表面損傷的檢測分析，得到了不同工藝參數(shù)對GaN晶片表面產(chǎn)生的劃痕深度的影響；同時利用納米壓痕儀器進行納米壓痕與劃痕實驗，與工