近日，日本立命馆大学（Ritsumeikan University）一研究团队开发了一种新型的ECMP（电化学机械抛光）技术，实现了约15µm/h的材料去除率，使得SiC抛光得到大幅度提升。该团队开发的这种技术，在抛光过程中，碳化硅衬底作为阳极，与抛光板（阴极）之间夹着SPE/CeO2复合材料衬垫。当施加偏置电压时，碳化硅表面与SPE发生电解反应，形成一层易于去除的氧化膜，这层氧化膜随后被衬垫中的CeO2颗粒去除。在实验过程中，研究团队首先研究了电解电流密度对碳化硅衬底材料去除率的影响，发现MRR与电解电流密度成正比，且在一定的电流密度下达到饱和。随后，他们进一步的实验探讨了机械条件，即抛光压力和旋转速率的乘积（P×RR），对MRR的影响。此外，研究团队利用X射线光电子能谱（XPS）分析了不同ECMP条件下处理的表面，结果显示在高机械条件下，经过ECMP和随后的无电解抛光，Si 2p光谱中没有明显的Si4+峰，表明表面残留的氧化物被有效去除。最后，研究团队进行了衬底表面形貌和粗糙度观察以及均匀性评估。实验验证表明，ECMP技术不仅提高了碳化硅衬底的抛光效率，而且通过精确控制电解和机械条件，实现了表面粗糙度的显著降低和表面质量的大幅提升，为碳化硅衬底的绿色制造提供了强有力的技术支持。1、环保高效：ECMP技术避免了使用有害的液体化学物质，减少了对环境的影响；
2、高材料去除率：该技术实现了约15µm/h的材料去除率（MRR），是传统CMP的10倍。
3、表面质量高：通过ECMP处理的碳化硅衬底表面光滑，粗糙度可降至亚纳米级别。
采用ECMP进行的材料去除工艺示意图
第八届国际碳材料大会暨产业展览会——金刚石前沿论坛
