半导体碳化硅SiC 11

3.4其他效率方法

3.4.1臭氧辅助氧化

臭氧气体被认为用于氧化SiC表面以辅助CMP，因为其极强的氧化能力 (2.07伏的ORP，仅次于2.87伏的氟)。高浓度臭氧能有效清洁4H-SiC表面的碳污染物，部分表面会被臭氧氧化。如图12所示，通过用臭氧发生器将臭氧气泡鼓泡到市售抛光浆料中，得到臭氧浓度为约0.42毫克/升的臭氧增强SiC抛光浆料。在实验中，通过纳米压痕实验表征了臭氧气泡水对SiC的氧化效果。结果表明，反应后SiC表面硬度较低，压头穿透深度较大，证明SiC表面被臭氧氧化。CMP比较实验结果表明，臭氧增强SiC抛光浆料的MRR约为180 nm/h，远高于使用传统市售浆料的26 nm/h，显示了将臭氧应用于4H-SiC CMP的潜力。然而，该方法需要抛光设备的密封。特殊的气体环境为4H-SiC晶片的CMP带来了额外的安全问题。

3.4.2超声辅助氧化

超声辅助磨料加工在材料加工领域得到了广泛的应用，可以提高加工速率，减少表面损伤。2016，有研究人员分析了超声振动辅助抛光微圆柱SiC表面的材料去除机理，首次提出了高频摩擦获取方法来分析SiC圆柱表面的摩擦行为，研究了超声振动、摩擦和微圆柱表面质量。实验结果表明，当施加超声振动时，摩擦力相应减小，从而获得更好的表面质量。吉林大学的胡等人 [58] 独立设计并制造了超声波辅助加工系统。采用超声CMP和超声磨削相结合的方法对4H-SiC的Si表面进行加工，得到了最高1.057 μ m/h的MRR和最低峰谷值0.474 μ m。通过XPS对超声刻蚀后的Si表面进行了分析，si-c-o和si-o键的存在表明超声可以促进晶片表面CMP浆料的氧化过程，进而提高CMP效率。