传统化学机械抛光介绍
SiC的传统化学机械抛光按照磨料存在状态可分为游离磨料抛光和固结磨料抛光。
游离磨料抛光示意图如图1所示。游离磨料工艺装置主要由旋转工作台、试件装夹器及抛光液输送装置三部分构成。旋转工作台上粘贴有抛光垫并自旋转，外部通过承载器给晶片施加正压力，使得晶片与抛光垫两者之间有合适的正压力，能够产生相对运动。在应用传统的游离磨料工艺抛光时，一般采用三体摩擦方式使得材料去除，即当磨料处于试件表面与抛光垫表面之间时，2个表面和磨料形成三体。三体摩擦如图2所示。三体摩擦中，磨料是不固定的，磨料在试件与抛光垫表面作移动或滚动。含磨料研磨液在试件与抛光垫之间流动，磨料较均匀地分布在抛光垫上，在压力作用下，尺寸较大的磨料嵌入抛光垫中，依靠露在外面的尖端划擦试件表面，通过剪切力来断开Si-C原子之间的共价键，达到材料的微量切除。另外在尺寸较小的磨料的滚轧作用下，微裂纹发生脆性崩裂破碎，试件微裂层材料得以去除。
基于游离磨料化学机械抛光的缺点和对晶片平坦化要求的不断提高，20世纪90年代3M公司率先提出固结磨料的化学机械抛光(Fixed Abrasive-Chemical Mechanical Polishing，FA-CMP)技术。固结磨料化学机械抛光技术中不仅磨料的等高性较好，而且参与抛光的磨料增多，从而提高了材料去除率。固结磨料承受压强变小，切削层厚度降低，将会提高表面精度。固结磨料抛光示意图如图3所示。FA-CMP工艺是把磨料固结在抛光垫中，研磨液不再添加磨料，而是只含有基本化学成分的水溶液或去离子水。来自外部的压力可以直接加载到磨料上，第一主体(晶片)由夹具夹持，磨料与第二主体(抛光垫）固定结合，限制了磨料的运动。抛光时磨料与第一主体(晶片)之间有相对滑动。
图3 固结磨料抛光示意图
在应用传统的固结磨料工艺抛光时，采用二体摩擦方式，二体摩擦如图4所示，通过磨料的切削、耕犁断开Si-C原子之间的共价键，使得材料去除。
图4 固结磨料抛光二体摩擦示意图
在固结磨料工艺中，由于基于二体磨擦原理，不含磨料的研磨液具有依赖性较小、清洁简单和绿色环保等诸多优点。但工艺上也存在一些不足，例如：在固结磨料工艺处理过程中，采用突起均布的抛光垫，SiC晶片在抛光垫上形成运动轨迹的密度是不一样的，造成抛光垫的磨损不均和面形恶化，最后影响到所加工工件的面形；当前研究和应用的仍是以平面为主的固结磨料抛光垫，而SiC的应用场合又有许多为非平面，非平面固结磨料抛光垫模具的制备及固化方法难度则会相对增加。
辅助增效工艺介绍
来源：超硬材料与磨具
