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  • 化学机械抛光在光晶体加工中的应用

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          物质以晶体状态存在时会表现出其它状态所没 优异物理性能,因而是人类研究固态物质结构和性 草耍基 晶体能够实现电、磁 光、声和力等的 作用和转换,因此,在电子器件、半导体、固体激光 各种光学仪器等工业中,晶体是不可或缺的重要材 此外,晶体与电子、激光、红外及新能源开发等新 术密切相 ,因此, 晶体材料对现代科学技术的发展 到了重要的推动作用 ]。

            随着 现代短波 、电子学、强光光 以及薄膜科 等学科的发展,各种电子、光学元件的性能不断提 而存在的任何微小缺陷都会导致晶体材料 1 表面性能的破坏,最终导致结晶构造的变化,从而影响 件的 作精 、稳定性和可靠性 ]。 为了提高光 元件的性能,光学晶体如蓝宝石晶体、铝酸钮晶体、 棚酸铿晶体、丽特铺晶体、 镜晶体、碳 硅晶体和 锦化锢晶体等表面必须达到超光滑表面的标准 超光 滑表面是指 件表面均方根表面粗糙度小于 nm o 超光滑表面要 面元任何破损和划痕、亚表层元破 坏、无表层应力 于晶体而 ,还要求晶体两端面严 格平行且元晶向误 因此,要满足现代元件苛刻 的精度和表面质量要求 ,超精密加工技术研究及其设 备的研发迫在 24 金刚石与磨料磨 工程 总第

     87 1 化学机械抛光 物理作用和化学作用复合的加工方法已经成为超 精密加工技术的重要发展方向,如化学机械抛光 ( Chemical-mechanical polishing, CMP )技术 )。 CMP 能够实现全局或局部平坦化,是集成电路制造中的关 键技术之一 ,具有加工方法简单 加工成本低等优 ,近年来对晶体进行化学机械抛光的研究得 到很大的发展 是化 机械抛光装置示 )。 CMP 程中,旋转的晶片以 定的压力作用在旋转的抛光垫 上,含有亚微米或纳米级磨料的抛光液在工件与抛光 垫之间流动 旋转时,离心力的存在促进了抛光液的 流动,抛光液均匀分布在抛光垫上,并在工件和抛光垫 之间形成 层液体薄膜 薄膜中的化学成分与晶片 面发生反应,将硬度较高的晶片软化,通过磨料的 擦、切削作用将这层软化物质从工除,从而达 到晶体表面平坦化的目的 化学机 抛光装置示意图 抛光过程中,抛光液的 成,抛光液 pH 值、抛光 压力 温度、抛光液流 、转速和抛光垫规格 会影 响抛光质 ]。 通常,磨料的硬度及粒径的大小决定 了抛光的效率,硬度越大,抛光去除 则越 ,但缺陷 密度和表面粗糙度随之较 10 )。 机械抛光结束 后,工件表面残留的磨料、雷竞技官网DOTA2,LOL,CSGO最佳电竞赛事竞猜物、 属离子等污染物 会对器件造成致命影响 II 武彩 利用金刚石 膜电化学法合成过氧化物,并配合表面活性剂作为清 洗剂,利用超声进行清洗,有效去除了化 机械抛光后 硅片表面的雷竞技官网DOTA2,LOL,CSGO最佳电竞赛事竞猜物残留,获得了较清洁的硅片表面

    2 几种典型晶体的 CMP 研究现状 2. 1 蓝宝石 石晶体具有优良的光学性能、机械性能及较 高的化 稳定性,如透光率高、硬度大 热传导性好及 较强的耐磨、耐腐蚀性,并且可在约 000 ℃的高温条 件下使用,因此被应用于卫星空间技术 红外 装置 和高强度激光的 口材料 于其独特的晶格结构、 优异的力 性能和良好的热力 性能,蓝宝石 晶体 被广泛作为 理想的衬底材料, 应用于 导体 GaN Al 发光 LED ),大规模集成电路及超导纳 米结构薄膜 )。 近年来对蓝 石晶体的 面质吐 不断提出 的要求,因此降低 面的粗糙 逐渐 成为重要课题 宗思邀 等研究发现在抛光压力 0. 18 MPa ;It 45 抛光转速 60 min 条件下, Rod !- ba600 型抛光布,在保证 面质 的同时 得了较大的 1. 35 m/h 发现在 CMP 中,过大的抛光 液流量并不能提高抛光速 ,这是因 为随 抛光液 的增大,部分抛光液来不及 加反应而从抛光布与 被抛材料之间流 ]。 为了能够使抛光液稳定,并改 CMP 抛光 洗效果,让抛光液和蓝 石充分接触,必须在抛光液中 加入表面活性剂, 面活性剂的加入 能引人 属离 马振国 在抛光液中加入 FA 型表 活性剂,先通过 抛过程提 了蓝 石抛光速 ,再以 轻抛过 对蓝宝石衬底进行化 机械抛光, 最终得 较低的 面粗糙 0. 34 nm 0 Zhu Ho lin [ 发现, 化铝作为 才, 料与蓝宝石 反应,在蓝宝石表层生 膜,随 磨料的机械作用将膜 除,从而达到了 蓝宝石晶体 坦化的目的 Niu Xinhuan [ 发现 度、 小粒 化硅 料有利于 率并提高 |町 ;碱性条件下抛光液能够稳定存 化硅 料粒 15 25 nm ,浓 40 pH 值为 LO. 5 ~ 11. 时用于蓝宝石的化 机械抛光, 蓝宝石 清洗,最终可以得到较低得 面粗糙度值 0. I nm 2.2 银酸徨 锯酸组晶体( LiNb03 ,简称 LN 是具有铁电、 电、电光 热电、 电和光折变效应等多种优良性能的 功能材料 目前已被 泛应用 光波导 光通讯 调制器 光隔离器 、窄 带滤波器,被公认为光电 时代 光学硅的 主要候选材料之一[ 0.21 ]。 光电子技术 的不断发展,利用铝 惶晶体制作超精密 器件的市 求与日俱增,这就需要妮酸鲤晶体具有 的精 和| 极低的 面粗糙 ,还 要求 LiNb0 元次表面损 目前, SAW 器件大 采用 Y35 向传输的