CN 41-1243/TG ISSN 1006-852X

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GaN晶片芬顿反应化学机械抛光液组分优化

严杰文 路家斌 黄银黎 潘继生 阎秋生

严杰文, 路家斌, 黄银黎, 潘继生, 阎秋生. GaN晶片芬顿反应化学机械抛光液组分优化[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2022, 42(5): 610-616. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022.5001
引用本文: 严杰文, 路家斌, 黄银黎, 潘继生, 阎秋生. GaN晶片芬顿反应化学机械抛光液组分优化[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2022, 42(5): 610-616. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022.5001
YAN Jiewen, LU Jiabin, HUANG Yinli, PAN Jisheng, YAN Qiusheng. Fenton reaction chemical mechanical polishing liquid composition optimization of polishing GaN wafer[J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2022, 42(5): 610-616. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022.5001
Citation: YAN Jiewen, LU Jiabin, HUANG Yinli, PAN Jisheng, YAN Qiusheng. Fenton reaction chemical mechanical polishing liquid composition optimization of polishing GaN wafer[J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2022, 42(5): 610-616. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022.5001

GaN晶片芬顿反应化学机械抛光液组分优化

doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022.5001
基金项目: 国家自然科学基金(52075102、52175385);NSFC-广东省联合基金(U1801259);广东省基础与应用基础研究基金( 2019A1515011243); 佛山市科技创新团队专项 (2018IT100242)。
详细信息
    作者简介:

    严杰文,男,1980年生,博士研究生。主要研究方向:超精密加工技术。E-mail:yanjiewen1214@163.con

    通讯作者:

    潘继生,男,1980年生,副教授、硕士生导师。主要研究方向:超精密加工技术及装备。E-mail:panjisheng@gdut.edu.cn

    阎秋生,男,1962年生,教授、博士生导师。主要研究方向:超精密加工技术及装备。E-mail:qsyan@gdut.edu.cn

  • 中图分类号: TG58;TG73

Fenton reaction chemical mechanical polishing liquid composition optimization of polishing GaN wafer

  • 摘要: 针对芬顿反应CMP抛光GaN晶片的抛光液,开展以表面质量为评价指标的参数优化试验,找出抛光液组分的最优配比。结果表明:当H2O2质量分数为7.5%时,GaN晶片加工表面效果最优,表面粗糙度达到3.2 nm;催化剂能有效调节芬顿反应的速率,对比液体催化剂FeSO4溶液和固体催化剂Fe3O4粉末,固体催化剂Fe3O4粉末能在溶液中持续电离Fe2+,使芬顿反应能在整个加工过程中持续作用。当Fe3O4粉末粒径为20 nm时,抛光效果最佳,表面粗糙度达到3.0 nm;对比氧化铝、氧化铈、硅溶胶磨料,硅溶胶磨料抛光的表面效果最佳,晶片表面粗糙度达到3.3 nm;当硅溶胶磨料质量分数为20.0%,磨料粒径为60 nm时,抛光后晶片表面粗糙度达到1.5 nm。抛光液组分优化后,采用最优的抛光液组分参数抛光GaN晶片,其能获得表面粗糙度为0.9 nm的光滑表面。

     

  • 图  1  芬顿反应CMP抛光试验装置

    Figure  1.  Fenton reaction CMP polishing experimental device

    图  2  GaN晶片原始表面粗糙度

    Figure  2.  Original surface roughness of GaN wafer

    图  3  不同质量分数H2O2的CMP抛光加工表面粗糙度

    Figure  3.  Surface roughness of CMP polishing with different mass fractions of H2O2

    图  4  不同类型催化剂GaN加工表面粗糙度

    Figure  4.  Surface roughness of GaN under catalyst with different particle size

    图  5  不同磨料GaN加工表面粗糙度

    Figure  5.  Surface roughness of GaN under catalyst with different abrasives

    图  6  不同磨料粒径GaN加工表面粗糙度

    Figure  6.  Surface roughness of GaN under catalyst with different abrasives size

    图  7  不同磨料质量分数GaN加工表面粗糙度

    Figure  7.  Surface roughness of GaN under catalyst with different abrasive concentration

    图  8  优化抛光液组分参数后抛光表面图

    Figure  8.  Polished surface topography after optimizing the composition parameters of the polishing liquid

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出版历程
  • 收稿日期:  2021-12-29
  • 修回日期:  2022-04-10
  • 录用日期:  2022-05-10
  • 刊出日期:  2022-10-10

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