半导体碳化硅SiC 12

本文综述了单晶SiC湿法氧化的研究现状，讨论了为提高SiC表面氧化效果而选择的传统氧化剂和氧化效率方法，并从理论计算的角度探讨了单晶SiC湿法氧化的机理。得到以下结论:

1) 氧化剂类型、氧化剂浓度和ph值是影响SiC湿法氧化速度的主要身分。使用KMnO4作为氧化剂的MRR一般高于H2O2，特别是KMnO4在酸性条件下 (pH = 2 ~ 4) 具有更强的氧化性，因此会获得更高的抛光速率，但酸性抛光液对抛光设备的腐蚀更严重。氧化剂浓度需要保持在合适的值，以便在CMP工艺期间平衡化学和机械作用。

2) 利用光催化、电化学、超声、Fenton反应等辅助方法，主要通过提高强氧化性羟基自由基 (OH) 的产生效率，可以提高SiC表面的氧化效率。因此，如何调整工艺和实验参数以提高OH浓度是优化SiC氧化效率的关键。

3) 通过第一性原理计算和分子动力学模拟，可以从微观角度理解SiC表面氧化的机理和过程。目前认为C表面通过COx气体溢流的形成而发生氧化传质，而Si表面更倾向于形成C团簇以补偿过多的悬空键，这也解释了Si表面和C表面氧化速率的差异。O2向SiC表面的扩散和COx气体的溢出可能是限制氧化速率的因素。

为了进一步提高单晶SiC的湿氧化速率，进而提高4H-SiC CMP的抛光速率，应综合考虑氧化剂的选择和工艺参数的调整。同时，应采用合理的氧化效率方法，并结合使用不同的效率方法，以提高抛光液中羟基自由基 (OH) 的浓度，从而提高氧化速率。此外，通过理论计算了解SiC氧化的过程和机理，有助于从原理层面找到提高氧化速率的途径。然而，目前的理论计算模型体系相对简单，无法还原更真实、更复杂的湿式氧化环境，这也是今后需要研究和改进的地方。