單晶SiC是第三代半導(dǎo)體材料的代表，廣泛應(yīng)用于5G通訊、汽車電子、電力電子、LED照明等領(lǐng)域。碳化硅單晶材料屬典型的硬脆材料，化學(xué)穩(wěn)定性好，常溫下幾乎不與其他物質(zhì)反應(yīng)，因此較難獲得高精度無損傷的晶片表面。但是高性能的碳化硅電子器件必須要求碳化硅原始晶片表面粗糙度在納米級別、平面度好、表面不能存在明顯缺陷；否則會導(dǎo)致使晶體的結(jié)晶構(gòu)造發(fā)生變化，進(jìn)而對器件的電學(xué)性能造成很大的影響。因此，碳化硅單晶材料的加工工藝技術(shù)直接制約著碳化器件的發(fā)展，而如何獲得高質(zhì)量的SiC晶片表面也成為目前急于解決的問題。

對于具有高硬度、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特性的單晶SiC而言，高效超精度拋光難度大、加工成本高?；瘜W(xué)機(jī)械拋光(CMP)是目前實現(xiàn)單晶SiC超精密加工的一種有效且常用的方法，也是單晶SiC基片加工的最后一道工藝，是保證被加工基片表面實現(xiàn)超光滑、無缺陷、無損傷的關(guān)鍵。

化學(xué)機(jī)械拋光是通過化學(xué)腐蝕和機(jī)械磨損協(xié)同作用，實現(xiàn)工件表面材料去除及平坦化的過程。晶片在拋光液的作用下發(fā)生化學(xué)氧化作用，表面生成化學(xué)反應(yīng)層，隨后該反應(yīng)軟化層在磨粒的機(jī)械作用下被除去。

CMP工藝表面反應(yīng)原理

由于化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)涉及多學(xué)科知識，如化學(xué)、物理、摩擦、力學(xué)和材料學(xué)等，因此影響其拋光效果的因素很多，主要為拋光液（磨粒、氧化劑、pH值、添加劑等），拋光墊（硬度、彈性、表面形貌等）和拋光參數(shù)（拋光壓力、拋光頭/拋光盤轉(zhuǎn)速、拋光液流量等）。

深刻研究拋光反應(yīng)原理，在拋光液、拋光墊、拋光盤等各環(huán)節(jié)精細(xì)把控，才能制備出更高質(zhì)量的晶片。在即將于2023年9月18-19日在東莞舉辦的“2023年全國精密研磨拋光材料及加工技術(shù)發(fā)展論壇”，將由來自廣東工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院的路家斌教授分享報告“單晶SiC超精密拋光研究進(jìn)展”。報告將圍繞單晶SiC超精密拋光研究進(jìn)展，重點介紹單晶SiC表面的固相反應(yīng)原理及其CMP工藝研究，在此基礎(chǔ)上介紹基于芬頓反應(yīng)的單晶SiC固相反應(yīng)拋光盤的制備（包括環(huán)氧樹脂基、陶瓷基的固相反應(yīng)拋光盤，磁流變彈性體拋光墊），并介紹基于金屬接觸腐蝕的半導(dǎo)體晶片拋光方法。

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路家斌：廣東工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院教授/博士生導(dǎo)師，中國機(jī)械工程學(xué)會生產(chǎn)工程分會委員、光整加工專業(yè)委員會委員，中國機(jī)械工業(yè)金屬切削刀具技術(shù)協(xié)會切削先進(jìn)技術(shù)研究分會理事。主要從事半導(dǎo)體晶片超精密加工、金屬薄板精密剪切等相關(guān)領(lǐng)域的研究，作為項目負(fù)責(zé)人主持國家自然科學(xué)基金面上項目2項，省市級、企業(yè)研究項目近10多項。第一或通訊作者發(fā)表學(xué)術(shù)論文60多篇，其中SCI收錄論文30多篇，EI收錄論文40多篇。授權(quán)國家發(fā)明專利10多件，PCT專利1件，授權(quán)實用新型專利20多件,獲2020年度廣東省科學(xué)技術(shù)獎技術(shù)發(fā)明獎二等獎。

東莞拋光論壇會務(wù)組