本研究將硅碳棒從化學作用和機械作用相平衡的角度出發，探索紫外光輔助作用下硅碳棒CMP加工過程的最佳加工參數。創新地利用電化學實驗探測小同pH值Hz0:濃度、Fez濃度以及紫外光功率對碳化硅晶片表面氧化層生成速率的影響，高效地確定紫外光輔助作用下硅碳棒CMP的最佳加工條件。試驗與方法晶片實驗前后的重量利用精密電子天平(MettlerToledoXS205，精度0.01mg)稱量，計算得到實驗后晶片的MRR。原子力顯微鏡(AFM,Rtec)被用來觀察硅碳棒表面形貌及獲取表面粗糙度值。電化學測試采用CHI600E電化學工作站，實驗時鉑片為對電極，飽和甘汞為參比電極，硅碳棒晶片為工作電極。通過改變拋光液的pH值、Hz0:和Fez濃度以及紫外光功率，研究晶片在小同環境下動電位極化曲線變化情況，了解硅碳棒基體表面氧化層形成速率，判斷化學作用強度。pH值對動電位極化曲線的影響趨勢根據前期研究結果，試驗設置HzOz,SiOz,Fez+濃度分別為4wt%,4wt%,0.4mmol/L,紫外光功率為32W。將拋光液pH值分別調節至2,3,4,5進行靜態電化學測試。試驗所得動電位極化曲線如圖1所示，腐蝕電位及腐蝕電流密度數據如表1所示。根據圖1和表1可知，晶片的腐蝕電位隨pH值的增大先升后降，在pH3處取得最大值。相應地，腐蝕電流密度呈現的變化趨勢相反，先降低后升高，在pH3處取得最小值。當拋光液pH值為2時，溶液呈現強酸性。較高的氫離子濃度抑制了三價鐵離子(Fez)的還原反應，減少了Fez含量，進一步抑制了催化反應的進行。這會導致催化反應產物輕基自由基("0H)濃度降低，從而減慢了晶片表面氧化速率晶片表面氧化物生成量減少。當溶液pH值升為3時，Fez的還原反應加快，二價鐵離子(Fez)濃度增加，促進了催化反應，溶液中的.OH含量小斷上升。此時，晶片表面氧化腐蝕速率加快，硅碳棒基體表面快速生成SixCyOz和SiOxCy等氧化物，氧化層厚度增加。氧化層中含有的Si0:等氧化物在酸性條件下小易水解。當晶片表面氧化層厚度小斷增加時，氧化層起到鈍化作用，阻礙了晶片表面被進一步氧化。因此當腐蝕電位越大，晶片基體表面氧化層積累越厚，腐蝕電流越小。雖然較厚的氧化層阻礙了氧化反應的繼續進行，但是由于氧化層相對于基體硬度小了很多，相對更易于在機械切削作用下被快速去除。當機械去除速率匹配氧化層生成速率，氧化物快速生成的同時被快速去除，硅碳棒基體表面氧化物可以持續快速生成，從而可以獲得最佳MRR和表面質量。隨著溶液pH值的小斷增大，溶液中氫氧根離子(OH-)濃度也隨之升高。OH一含量的增加抑制了Fez被氧化為Fez，并且易與Fez+結合生成沉淀物Fe(OH)s。鐵離子的消耗小利于芬頓反應的進行，生成的.OH濃度減少，硅碳棒表面氧化層生成速率下降。www.mycampingtentsandmore.com