氮化镓晶片的化学机械抛光工艺

研究了抛光工艺参数对氮化镓(GaN)化学机械抛光(CMP)表面形貌和材料去除率的影响。通过精密分析天平和原子力显微镜对其材料去除率和表面形貌进行分析,采用单因素及正交实验法探究压力、抛光盘转速和氧化剂浓度对GaN材料去除率和表面形貌的影响。结果表明:在下压力为14.1×104 Pa、抛光盘转速为75 r/min、H2O2浓度为0.8%、SiO2磨粒为30%、抛光液流量为20 mL/min、抛光时间为15 min的条件下,GaN晶片表面材料去除率最大达到103.98 nm/h,表面粗糙度最低为0.334 nm。可见,在优化后的工艺参数下采用化学机械抛光,可同时获得较高的材料去除率和高质量的GaN表面。

磨粒和抛光垫对铝合金化学机械抛光性能的影响

磨粒和抛光垫为化学机械抛光(CMP)提供了重要的机械磨削作用。为了探讨磨粒和抛光垫对铝合金化学机械抛光的磨削作用,研究了不同种类磨粒和抛光垫对材料去除率和表面形貌的影响。结果表明:在pH=12~13时,氧化铝抛光液去除率为910 nm/min,远大于二氧化硅与氧化铈抛光液,且获得较为理想的光滑表面。3种不同抛光垫抛光后的铝合金表面,阻尼布抛光垫表面将不会出现划痕与腐蚀点,表面粗糙度较低,为10.9 nm。随着氧化铝浓度的增大,材料去除率(MRR)和表面粗糙度(Ra)均增加。当氧化铝含量为4wt%时,抛光垫使用阻尼布抛光垫适宜铝合金化学机械抛光,在获得高去除率的同时铝合金表面精度高。

低压力下环保型络合剂和氧化剂对铝合金化学机械抛光的影响

在低平坦化压力下用壳寡糖(COS)环保型络合剂及H2O2氧化剂化学机械抛光铝合金,用原子力显微镜观测抛光后的表面质量,并用X射线光电子能谱仪分析其表面的钝化膜元素,用纳米压痕仪分析钝化膜的力学性能,研究COS及H2O2对铝合金CMP的作用机理。结果表明:H2O2质量分数为2%时,材料去除率随COS含量的增加而增大,当COS质量分数为0.32%时,材料的去除速率达861 nm/min,表面粗糙度最低为2.50 nm;COS质量分数为0.50%时,材料去除率随H2O2含量的增加先增大后减小,当H2O2质量分数为1.2%时,材料的抛光去除速率达840 nm/min,同时其表面粗糙度为3.52 nm。加入COS络合剂会在铝合金表面形成主要成分为Al-COS、Al2O3和Al(OH)3的弱钝化膜。

添加剂对电诱导GaN晶片化学机械抛光的影响

为研究添加剂对氮化镓(GaN)晶片化学机械抛光(CMP)材料去除率的影响,采用直流电源对n型GaN晶片进行电化学刻蚀,利用X射线光电子能谱(XPS)和原子力显微镜(AFM)研究电诱导辅助下GaN晶片CMP过程中,对苯二甲酸(PTA)和H 2O 2对其材料去除的影响。结果表明:在添加电流的条件下,随着H 2O 2体积分数增大,GaN材料去除率先升高后降低;随着PTA浓度的增加,GaN材料去除率先增加后减少;在H 2O 2体积分数为4%,PTA浓度为10 mmol/L条件下,GaN晶片的化学机械抛光材料去除率最高,为693.77 nm/h,抛光后GaN晶片表面粗糙度为0.674 nm;通过XPS分析,电诱导后GaN晶片表面的Ga 2O 3含量增加,表明电流作用促进了GaN材料表面的氧化腐蚀作用,进而提高了其CMP材料去除速率。

聚四氟乙烯增强氧化铝胶黏陶瓷涂层腐蚀磨损行为

为了有效改善氧化铝胶黏陶瓷涂层的腐蚀磨损特性及摩擦学性能,将聚四氟乙烯(PTFE)添加到氧化铝胶黏陶瓷涂层中,从而改善其腐蚀磨损特性及摩擦学性能.采用料浆法技术在A4钢基体表面制备了不同PTFE含量的胶黏陶瓷涂层,采用动电位极化曲线及电化学阻抗谱分析技术测试了不同组别胶黏陶瓷涂层耐腐蚀性能,利用材料表面性能综合测试仪分析了不同组别胶黏陶瓷涂层的摩擦学性能,并通过超景深三维显微镜表征了其腐蚀磨损形貌参数.相较于未添加PTFE,添加质量分数为0.2%PTFE的氧化铝胶黏陶瓷涂层耐腐蚀性能最为优异.当陶瓷涂层中PTFE的质量分数为0.2%时,A4钢表面涂层的腐蚀电流密度将从6.611×10^(-7)A/cm^(2)降低至6.29×10^(-8)A/cm^(2),同时涂层的腐蚀电位将从2×10^(-3)V显著增加到8.9×10^(-2)V,主要归结于涂层CBPC2阻碍了O_(2)及Cl^(-)渗透,使渗透路径更加曲折,抗电解质渗透能力较强.与此同时,H2O分子难以扩散至腐蚀坑内,腐蚀坑内外形成的活化-钝化电偶腐蚀反应减弱.此外,还阐明了腐蚀条件下PTFE增强胶黏陶瓷涂层摩擦磨损行为,涂层CBPC2表面更易形成氧化膜,氧化膜在阴极电位下的修复有助于降低摩擦系数,阴极极化将导致A4钢基底在腐蚀磨损过程中摩擦系数降低至0.4.涂层CBPC2因其具有较强的腐蚀磨损抗力,摩擦副实际接触面积较小,磨损较浅(66.33μm)和磨损率较低[9×10^(-3)mm^(3)/(N·m)].对氧化铝胶黏陶瓷涂层进行适量PTFE混合增强,胶黏陶瓷涂层的腐蚀磨损特性得到改善及摩擦学性能得以优化,所制备得到的氧化铝胶黏陶瓷涂层CBPC2在材料保护方面具有广阔的应用前景.