抛光的CMP( 四 ) _抛光液的分类是什么？

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1.2切片质量的主要影响因素与优化措施
表层裂纹损伤与切片质量密切相关。4 H-SiC 切片加工可能产生表层裂纹损伤，主要分为亚表面侧向裂纹损伤和中位裂纹损伤，如图 2 所示。该裂纹损伤在增加后续加工成本的同时，容易进一步扩展导致晶片断裂。锯切工艺参数、固结磨粒尺寸、工件进给运动，锯丝速度控制不当都可能导致切片出现表层裂纹损伤。
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2碳化硅晶片的薄化
碳化硅断裂韧性较低，在薄化过程中易开裂，导致碳化硅晶片的减薄非常困难。碳化硅切片的薄化主要通过磨削与研磨实现。
2. 1 薄化技术研究现状
晶片磨削最具代表性的形式是自旋转磨削，晶片自旋转的同时，主轴机构带动砂轮旋转，同时砂轮向下进给，进而实现减薄过程。自旋转磨削虽可有效提高加工效率，但砂轮易随加工时间增加而钝化，使用寿命短且晶片易产生表面与亚表面损伤。加工缺陷的存在严重制约加工精度和效率，为了解决这些问题，研究人员开发出了不同的辅助技术，如砂轮在线修整，或研制新型软磨料砂轮，目前主要的技术包括超声振动辅助磨削和在线电解修整辅助磨削，加工示意如图 3 。
超声辅助磨削是通过超声振动降低磨削力、砂轮磨损量，改善加工质量的方法。诸多研究表明，在一定的工艺条件下，相比于普通磨削，超声辅助磨削更适于硬脆材料的薄化加工。在线电解修整辅助磨削对 4 H-SiC 进行薄化加工原理如图 3(b) 所示。电解作用下，砂轮表面生成绝缘氧化膜，可以减缓砂轮的损耗，同时承托大量电解脱落的磨粒，与游离磨粒的研磨作用类似，有利于提高磨削表面质量。
研磨工艺可分为单面和双面研磨，小尺寸碳化硅晶片单双面研磨技术相继被开发。研磨加工碳化硅切片表面时，使用的磨料通常为碳化硼或金刚石，可分为粗磨和精磨。粗磨主要是去除切片造成的刀痕以及切片引起的变质层，使用粒径较大的磨粒。精磨目的是去除粗磨留下的表面损伤层，改善表面粗糙度，使用粒径较细的磨粒。
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2. 2 影响薄化效果的主要因素及研究趋势
研究发现，薄化工艺中晶片材料去除率和磨料粒径大小、密度、研磨盘转速、研磨压力等因素密切相关。研磨工艺中需要控制合适的压力参数，使磨粒具有足够的机械能实现材料去除。研磨压力和转速过小，则晶片去除率不足，影响加工效率; 若过大，则晶片几何尺寸变差，且晶片容易被压碎，影响成品率。研磨液中的磨粒硬度越高粒径越大，被加工晶片表面粗糙度越大。研磨盘过硬会损坏和污染工件表面，软研磨盘可允许磨料更多的滑动运动，加工后表面光洁度高，但平面度低。未来薄化加工的主要研究方向在于开发新型砂轮( 主要研究磨料与砂轮结合剂) 、研磨液 /盘( 如半固着磨料磨盘)，优化研磨过程的工艺参数。此外，研究表明，当碳化硅材料去除深度小于 500 nm 时，高压相变现象会导致碳化硅材料以延性方式去除，延性域模式下的加工损伤深度低于脆性断裂模式，延性域磨削技术是薄化工艺的发展方向之一。为防止碎片，优化单面研磨技术是未来薄化加工大尺寸碳化硅晶片的主要技术发展趋势。
3碳化硅晶片的抛光
抛光工艺的实质是离散原子的去除。碳化硅单晶衬底要求被加工表面有极低的表面粗糙度，Si面在 0. 3 nm 之内，C 面在 0. 5 nm 之内。根据 GB /T 30656－2014，4 寸碳化硅单晶衬底加工标准如表2 所示。
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3. 1 抛光技术研究现状
碳化硅晶片的抛光工艺可分为粗抛和精抛，粗抛为机械抛光，目的在于提高抛光的加工效率。碳化硅单晶衬底机械抛光的关键研究方向在于优化工艺参数，改善晶片表面粗糙度，提高材料去除率。目前，关于碳化硅晶片双面抛光的报道较少，相关工艺参数有待进一步优化。
精抛为单面抛光，化学机械抛光是应用最为广泛的抛光技术，通过化学腐蚀和机械磨损协同作用，实现材料表面去除及平坦化。晶片在抛光液的作用下发生氧化反应，生成的软化层在磨粒机械作用下相对容易被除去。作为单晶衬底加工的最后一道工艺，化学机械抛光是实现碳化硅衬底全局平坦化的常用方法，也是保证被加工表面实现超光滑、无缺陷损伤的关键工艺。目前报道的典型精抛工艺技术对比如表 3 所示。
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碳化硅单晶的精抛工艺主要研究方向是开发结合化学和机械两方面增效的复合工艺，化学增效方法主要有电化学、磁流变、等离子体、光催化等，机械增效方法主要有超声辅助、混合磨粒和固结磨粒抛光等方法，相关加工原理如图 4 所示。