金刚石化学机械抛光研究现状

金刚石由于其独特的性质成为未来科技的重要材料,但较差的表面质量会影响其在高科技领域的应用,因此实现金刚石超精密加工是提高金刚石应用的关键。化学机械抛光(CMP)是集成电路中获得全局平坦化的一项重要工艺,能够实现金刚石的超精密加工。介绍了现有的金刚石加工方法和金刚石化学机械抛光的研究现状,并与其他的加工方法(机械抛光、摩擦化学抛光、热化学抛光等)进行了对比,其他加工方法存在加工后表面损伤严重、加工表面粗糙度无法满足需要等问题。金刚石的化学机械抛光工艺经历了由高温抛光向常温抛光的发展过程,该加工方法设备简单、成本低、抛光后的表面粗糙度(Ra)可以达到亚纳米级别。此外,金刚石的分子动力学模拟(MD)使人们从原子尺度对金刚石抛光过程中纳米粒子的相互作用和抛光机理有了深入了解。虽然金刚石化学机械抛光还存在着许多亟待解决的问题,但是其发展前景依旧十分乐观。

金刚石高效超低损伤加工机理与工艺研究现状

随着电子器件向高频高压、大功率方向发展,对半导体器材的性能提出了更高的要求。单晶金刚石具有高热导、耐高温、超宽禁带、击穿电压高等特性,被视为终极半导体材料。若要充分发挥金刚石的性能,其表面需要具有超光滑和近乎无损伤的表面。然而,金刚石不仅硬度大、化学性质稳定、难去除,而且脆性大、断裂性韧性低、极易产生加工损伤,这严重制约了金刚石在半导体领域的应用。有关金刚石高效超低损伤的加工机理和工艺,国内外学者展开了大量研究。但到目前为止,并没有一套适合于金刚石高效超低损伤的加工理论和工艺。在介绍了金刚石现有加工方法及其优缺点的基础上,概述了金刚石加工工艺的研究现状,并从实验表征和模拟计算两方面系统地总结了有关金刚石高效超低损伤加工机理以及相关的工艺研究进展,最后分析了目前实现金刚石高效超低损伤加工面临的问题、难点及未来发展趋势,为今后金刚石半导体器件的制造技术及理论提供借鉴。分析表明,机理方面,实验表征与模拟计算相结合是获得更多的动态原子细节信息的有效方式,是未来在原子尺度阐明加工机理的发展方向。工艺方面,化学机械抛光方法可以用于平坦化大尺寸材料加工,同时也可以获得具有超光滑超低损伤表面的金刚石,但去除率低是限制该方法应用的瓶颈问题,通过金刚石磨粒+强氧化剂+外部能场辅助的加工方法是实现金刚石高效超低损伤加工的发展方向。