拋光壓力對(duì)硅碳棒晶片拋光效果的影響
小同拋光壓力下硅碳棒晶片的MRR如圖6所示,拋光后表面形貌如圖7所示。根據(jù)圖6可知,晶片的MRR隨著拋光壓力的增大而增大。當(dāng)拋光壓力分別為4 kg,8kg,10 kg時(shí),MRR分別為64 nm/h, 80 nm/h,92 nm/h以及102 nm/h。當(dāng)拋光壓力較小時(shí),拋光墊和晶片間可能處于流體潤(rùn)滑狀態(tài),主要為二體接觸。磨粒所受剪切力較小,因此磨粒在晶片表面嵌入深度小,在晶片表面主要的運(yùn)動(dòng)方式為滑移狀態(tài),晶片材料去除率低。當(dāng)壓力小斷增大時(shí),由于拋光墊表面存在大量粗糙峰在剪切力作用下表面粗糙峰發(fā)生彎曲和折斷,拋光墊與晶片問(wèn)實(shí)際接觸面積增大。同時(shí)壓力增大使得拋光墊和晶片問(wèn)潤(rùn)滑膜厚度降低,此時(shí)處于邊界潤(rùn)滑狀態(tài),摩擦行為主要為三體接觸。在較大剪切力作用下磨粒在晶片表面嵌入深度增加,運(yùn)動(dòng)方式也由滑移轉(zhuǎn)變?yōu)槔缦?,故?huì)有更大的材料去除量。
根據(jù)圖7,拋光壓力為4 kg, 6 kg,8 kg,10 kg時(shí)所對(duì)應(yīng)的晶片表面Ra分別為0.172 nm, 0.167 nm,0.158 nm以及0.310 nm。當(dāng)拋光壓力為4 kg和6 kg時(shí),此時(shí)拋光壓力較小,化學(xué)作用速率大于機(jī)械作用速率,晶片表面生成的氧化層小能被完全去除,拋光結(jié)束后晶片表面Ra相對(duì)較高。當(dāng)增大壓力后,拋光壓力達(dá)到8kg時(shí),有效磨粒數(shù)量增多,切削深度增加,機(jī)械作用強(qiáng)度增加,磨粒對(duì)晶片表面氧化層去除更加均勻。但是拋光壓力繼續(xù)增大達(dá)到10 kg時(shí),拋光墊和晶片問(wèn)液體潤(rùn)滑膜進(jìn)一步減薄,拋光墊表面較高粗糙峰和晶片問(wèn)處于干摩擦狀態(tài),磨粒切削深度大于氧化層深度從而在晶片表面留下刮痕,導(dǎo)致晶片表面質(zhì)量迅速下降。流體膜的厚度的降低使得化學(xué)作用快速減弱,同時(shí)機(jī)械作用的增強(qiáng),使得機(jī)械作用和化學(xué)作用的匹配度更低,導(dǎo)致拋光壓力為10 kg時(shí)晶片表面質(zhì)量迅速h降。圖7中,相比于圖<a)一(c,Cdr圖所示晶片表面有較為規(guī)律的表面理。這可能是由于在拋光壓力為10 kg條件下,較大的機(jī)械作用使得硅碳棒基體表面臺(tái)階暴露。在磨粒磨削作用下,部分碎片在基體臺(tái)階上發(fā)生堆積,導(dǎo)致晶片表面可見(jiàn)紋理情況下同時(shí)具有較高的表面粗糙度。由上可知,在拋光壓力為8 kg時(shí),氧化膜生成速率和機(jī)械去除速率更接近于平衡,可以獲得較高的MRR和表而貢量。zsrider.com
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