氧化铝颗粒的表面改性及其在C平面(0001)蓝宝石衬底上的化学机械抛光(CMP)性质

氧化铝颗粒的表面改性及其在C平面(0001)蓝宝石衬底上的

化学机械抛光(CMP)性质

汪为磊;刘卫丽;白林森;宋志棠;霍军朝

【摘要】为了提高氧化铝颗粒的CMP性能,本工作探索了一种合适的改性方法.同时,为了改善其化学机械性能,通过与其表面羟基的硅烷化化学反应和与Al和仲胺的络合两种作用,用N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷表面改性氧化铝颗粒.本工作给出了化学反应机理,即N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷接枝到氧化铝表面.通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)表征了改性氧化铝颗粒的组成和结构.结果表明:N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷已被成功地接枝到氧化铝颗粒的表面,导致改性比未改性的氧化铝颗粒具有更好的化学和机械性能.测试了未改性和改性的氧化铝颗粒在蓝宝石基底上的CMP性能.结果显示:改性氧化铝颗粒比未改性氧化铝颗粒有更高的材料去除速率和更好的表面质量.即,改性氧化铝颗粒在pH=10时比未改性氧化铝颗粒在pH=13.00时表现出更高的材料去除率,这将为减少设备腐蚀提供新思路.%To improve the Chemical Mechanical Polishing (CMP) performance of alumina particles in aqueous solu-tion, a suitable modification method was explored. Meanwhile, in order to improve their chemical mechanical per-formance, alumina particles were surface modified with N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane through si-lanization chemical reaction with their surface hydroxyl groups and complexation with Al and secondary amine. This work gives a detailed and thorough chemical reaction mechanism that N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane grafted onto the surface of alumina. The compositions and structures of the

modified alumina particles were character-ized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results supported that the N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane was perfectly grafted onto the surface of alumina particles, which led to the modified alumina particles with better surface chemical and mechanical properties than un-modified alumina particles. Then, CMP performance of the unmodified and modified alumina particles on the sapphire substrate was tested. The results showed that the modified alumina particles exhibited higher material removal rate (MRR) and better surface quality than unmodified alumina particle. The focus is that the modified alumina particles manifested higher MRR at pH 10.00 than the unmodified alumina particles at PH 13.00, which may open a way to reduce corrosion of equipment.

【期刊名称】《无机材料学报》

【年(卷),期】2017(032)010

【总页数】6页(P1109-1114)

【关键词】改性方法;N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷;化学机械抛

光;CMP;氧化铝抛光液

【作者】汪为磊;刘卫丽;白林森;宋志棠;霍军朝

【作者单位】中国科学院上海微系统与信息技术研究所, 信息材料国家重点实验室, 纳米技术实验室, 上海 200050;中国科学院大学, 北京100049;上海新安纳电子科技有限公司, 上海 201506;中国科学院上海微系统与信息技术研究所, 信息材料国

家重点实验室, 纳米技术实验室, 上海 200050;上海新安纳电子科技有限公司, 上海201506;上海新安纳电子科技有限公司, 上海 201506;中国科学院上海微系统与信息技术研究所, 信息材料国家重点实验室, 纳米技术实验室, 上海 200050;上海新安纳电子科技有限公司, 上海 201506;中国科学院上海微系统与信息技术研究所, 信息材料国家重点实验室, 纳米技术实验室, 上海 200050;上海新安纳电子科技有限公司, 上海 201506

【正文语种】中文

【中图分类】TQ174

Smart phones, tablet computers and other mobile terminal have entered lato thousands of families. For example, smart phones, with the progress

of society and the development of communications, are also developing rapidly. As an integral part of mobile phone, the phone screen is the large size, high definition and high scratch resistance. At present, compared to the glass material which is mainly applied in the mobile phone screen plate, sapphire material MOHS's hardness is up to nine, whose hardness and scratch resistance are three times as much as the IPHONE with corning gorilla glass. Its unique physical and optical properties make it a choice of mobile terminal window material optimization and upgrading. In addition, with the rapid development of light emitting diodes (LED), sapphire substrate material has been given more attention. Single crystal sapphire has vastly applied as a substrate in gallium nitride (GaN) based LED which has good heat stability and chemical and mechanical properties[1-3]. The surface quality of sapphire has a vast important role in the performance of

LED devices, so that the surface of sapphire is required to be smooth and have no defects. In order to reach this goal, chemical mechanical polishing (CMP) is the only accepted global planarization technology for sapphire. Alumina, as an abrasive, has been used in sapphire substrate chemical mechanical polishing (CMP) for many years[4-6]. The alumina powder used for polishing actually has a same material with sapphire, except that the difference between polycrystalline and single crystals. However, so far, α- Al2O3 slurry is not used on a large scale on the polishing of sapphire. In the process of dispersion, Al2O3 particles are easily agglomerated, and these aggregates hard and compact and it is difficult to effectively obtain dispersion in the polishing slurry. As a result, agglomeration of alumina particles in the polishing process can easily produce scratches. These shortcomings seriously hamper the alumina polishing slurry in the application of sapphire precision polishing. In this work, to improve the CMP performance of alumina particles in aqueous solution, a modi- fication method, as a suitable method, was explored.

Alumina polishing slurry was divided into alkaline and acidic polishing liquid. Compared with the alkaline pol- ishing slurry, acidic polishing slurry on equipment corro- sion is more serious, so the markets are mainly composed of alkaline polishing slurry. Yet for alkaline alumina pol- ishing slurry, alkalinity for alkaline polishing slurry has played a very important role, so the pH is 12.00 (from market research) above to boost material removal rate, which will seriously damage the equipment. So the prepa- ration of a kind of low alkaline alumina polishing slurry has become a new

topic. Surface modification[7-11] became a preferred choice. Shen, et al[11] employed Υ-aminoprop- yltriethoxysilane (APS) to modify magnetite particles. Zhang, et al[12] used Υ-aminopropyltriethoxysilane to modify ceria particles and investigated its CMP perform- ance. Tang, et al[7] modified zinc oxide (ZnO) particles with polymethacrylic acid (PMAA) in aqueous solution system. The dispersion stability of ZnO particles was cru- cially improved due to the introduction of grafted polymer on the surface of particles. Lei, et al[8–10] modified alumina particles with silica or polymer obtaining a series of modi- fied alumina particles and studied their CMP performance. As a silane coupling agent, N-(2-aminoethyl)-3-amino- propyltrimeth-oxysilane for double amino functional si- lane can change the material surface properties. In the present study, in order to reduce the alkaline of alumina slurry without lowering chemical mechanical polishing performance, we used N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltr- imethoxysilane to modified alumina particles. We studied the reaction mechanism of the specific modification and established a model of rationalization modification reactions, and investigated its CMP performance on c-plane (0001) sapphire substrate.

N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane and KOH was purchased from Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd.. Alumina particles powder with a Primary parti- cle diameter of about 40 nm was purchased from Nan- jing new materials Co., Ltd.. All the chemicals were AR.

In the work, the modified alumina particles were pre- pared in two steps. First, the N-(2-aminoethyl)-3-amino- propyltrimethoxysilane, ethanol and

water were mixed in mass ratio of 5:18: 2 in a beaker, which were stirred for 30 min for hydrolysis at 50℃. Second, the above solution were mixed with the pure alumina particles in a mass ratio of 2:5 together, which were stirred unti l the liquid will evaporate completely at 80℃, using residual heat to com- pletely evaporate the liquid. Then after several times of grinding, washing, centrifugation, we finally obtained the modified alumina particles by grinding.

The quality of the sapphire wafer before and after CMP were measured by the analytical balance (METTLER TOLEDO) to calculate the material removal rate accord- ing to Eq.(1):

Here, is quality variation in sapphire wafer before and after polishing, T is the material removal time of sap-phire wafer. The content of alumina particles synthe- sized through an ALFOL method. The abrasive concen- tra-tion in the slurries was maintained 5wt%. The pH of the slurries were 10.00 and 13.00 adjusted by dilute KOH (2 mol/L). The polishing experiments were carried out using a CMP tester (BRUKER CP-4), with SUBA 600 stacked pad. To get repeatable results, the initial pad was cleaned for 30 min of breakout time. The polishing process parameters were set as follows: pad rotation speed, 100 r/min; wafer rota-tion speed, 90 r/min; down force, 6 psi; feed rate of the slurry, 125 mL/min; and polishing time, 30 min; each time mass of slurry, 500 g. Polishing rate in the work was an average of two polishing runs. All experi- ments were con-ducted at room temperature.

FTIR spectra were obtained on a Thermo Nicolet Nexus 470 FTIR

spectrometer.

Changes in the surface chemistry of the unmodified alumina and the modified alumina were studied by using an X-ray photoelectron spectroscope system (Axis Ultra, Kratos, Britain).

Fourier transform infrared spectroscopy was used to characterize structure of functional groups on the surface of the alumina. In Fig. 1, unmodified alumina surface had a very weak stretching vibration mode of hydroxyl groups at 3472 cm-1 and bending vibration mode of hydroxyl groups at 1338 cm-1. It showed that the presence of hydroxyl groups on the surface of the alumina before modification. By comparing the unmodified alumina, modified alumina had a series of absorption peak at 3371 cm-1 and 3294 cm-1, 2927 cm-1 which belong to primary amine, secondary amine, reveal that alumina particles were modified successfully . After the alumina was modified, there was a special peak at 1116 cm-1 which belongs to alumino silicates that is Al–O–Si[11]. This explained the occurrence of a silanization reaction with hydroxyl groups.

Another method used for structure characterization was XPS. First of all, Fig. 2 showed that survey photoelectron spectra of alumina particles before and after modification. Both the unmodified alumina and modified alumina presents peaks of Al, C, and O, while added peak of element N and Si appears for modified alumina. In addition, Table 1 showed binding energy of abrasives containing before and after modified alumina particles. By comparison, after modification of the surface of the alumina Al and O bonding energy could be reduced, which indirectly indicated that N-(2-

aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane had been successfully modified alumina surface. Finally, Table 2 gave that the composition of elements on the surface of alumina particles before and after modification. By comparison with that only elements Al, O, and C existed on the surface of unmodified alumina, element Si and N were introduced on the surface of modified alumina. The introduction of Si and N elements, the increasing of the C elements, the reduction of Al and O elements only indicated N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane had been successfully modified alumina surface, but did not reveal N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyl-trimethoxysilane modified alumina surface.

To demonstrate the chemical reaction produced on the surface of alumina, modified alumina was analyzed by XPS. The spectra of the Al2p, O1s, were showed in Fig. 3 and their BE were displayed in Table 3 and Table 4. In Fig. 3, the black line (a) and the red line (b) showed the real total intensity measured by XPS test, and the red line (a) and the blue line (b) showed the total intensity after curve fitting by using the XPSPEAK software. The closer between the real result and the fitting result means more precise measurement results.

The peak at the BE of 73.8 eV (Fig. 3(a)) corresponds to Al(2p) in (–

Si(OCH3)2O–)xAlyand the peak at the BE of 531.10 eV (Fig. 3(b)) corresponds to O(1s) in (–Si (OCH3)2O–)xAly, which demonstrated that the first step reaction happened in the Fig. 4. The peak at the BE of 73.1 eV (Fig. 3(a)) corresponds to Al(2p) in AlN and the peak at the BE of 530.30 eV (Fig. 3(b)) corresponds to O(1s) in Al2O3 which showed that alumina atoms

happened the effect of aluminum ions. It is well known that aluminum ions are complexed with amines, but aluminum atoms cannot. The secondary amine with lone pair electrons was more likely to react with aluminum ions than primary amines of small electron donor groups and tertiary amines with large steric hindrance. Why is there a complex reaction between the aluminum atom and the secondary ammonia? As the first step of the reaction in Fig. 4 occurred, the alumina binding energy on the surface of the alumina was weakened so that the change in the state of the aluminum atom.

Although it could be seen in Fig. 3(a) that the area under the forestgreen line ((–Si(OCH3)2O–)xAly) was much larger than the fuchsia line (AlN), indicating that the first step was the primary role, the two-step reaction also played an important role and cannot be ignored. The above results illustrate that these two effects (Fig. 4) make N-(2-aminoethyl)- 3-aminopropyltrimethoxysilane solid alumina surface. Based on the above conclusions, Fig. 4 gave that the chemical reaction occurred in the process of modification.

It is understood that abrasive loading has an important role on frictional interactions during CMP[13-14]. The friction force is wise to be seriously dependent on properties of the opposing surfaces, surface conditions, and the abrasive size, which all influence the contact area between the opposing surfaces[15]. A friction force is proportional to constant COF[16]. COF as a function of polishing time for sapphire substrates polished by unmodified alumina particles and modified alumina particles are showed

in Fig. 5. In Fig. 5, it is observed that COF of sapphire CMP using modified alumina particles is higher than that of unmodified alumina particles.

In order to understand the difference in polishing performance between the unmodified alumina particles and the modified alumina particles at pH 10.00 and 13.00, the MRR and RMS of sapphire substrate were shown in Table 5. It can be found that the MRR of alumina particles slurries at pH 13.00 is two times larger than that of alumina particles slurries at pH 10.00, which suggest that alkaline play a very important role. In addition, it cannot be only seen that the MRR of modified alumina particles is three times larger than that of pure alumina particles at pH 10.00, but also surface quality is better. Above all, it can be displayed that the MRR of modified alumina particles at pH 10.00 exceeded that of pure alumina particles at 13.00, which insinuated that low alkaline slurry can achieve polishing effect of high alkaline slurry, in other words, this can greatly weak the chemical corrosion effect of polishing equipment. In order to further investigate the difference in polishing performance between unmodified alumina particles and modified alumina particles, the topographical micrographs of polished sapphire substrate surfaces were tested by AFM. As shown in Fig. 6, the surface before polishing rough and Rq is about 0.900. After polishing with pure alumina particles, Rq decrease to about 0.500.

However, after polishing with modified alumina particles, Rq decrease to about 0.300. In other words, the modified alumina abrasive possesses higher surface planarization than pure alumina abrasive.

In this work, to improve the CMP performance of alumina particles in aqueous solution, a modification method, as a suitable method, was explored. Firstly, The alumina particles modified by N-(2-aminoethyl)- 3-aminopropyl­trimethoxysilane have a better CMP performance than unmodified alumina. Secondly, FTIR only indirectly proves that N-(2-amino-ethyl)-3-aminopropyltrim­ethoxy­silane have successful grafted on the surface of alumina particle, and XPS experiment directly proved this point. Innovatively, this paper gives a detailed chemical reaction mechanism that N-(2-aminoethyl)-3-aminopro­pyltrimet­hoxy-silane grafted onto the surface of alumina, which N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane through salanization reaction and complexation with Al and secondary amine firmly grafted onto the surface of alumina, in particular, complexation with Al and secondary amine is not negligiable. The consequence is that the modified alumina friction coefficient is bigger that unmodified alumina, resulting the modified alumina particles exhibit higher material removal rate and better surface quality than unmodified alumina particle. Most important of all, the focus is that the modified alumina particles manifested higher MRR at pH 10.00 than the unmodified alumina particles at pH 13.00, which will provide ideas to reduce corrosion of equipment.

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氧化铝分类

氧化铝课题资料总结 1 氧化铝晶型 1.1 α-Al2O3 α-Al2O3属三方晶系,在铝的氧化物中是最稳定的相,具有熔点高、硬度大、耐磨性好、机械强度高、电绝缘性好、耐腐蚀等性能,是制造纯铝系列陶瓷、磨料、磨具及耐火材料的理想原料。 1.2 β-Al2O3 β-Al2O3并非氧化铝的异构体,而是一种铝酸盐。通式为M2O.xAl2O3,M为一价阳离子,也可被二价或三价阳离子置换。β-Al2O3属六方晶系,具有密度大、气孔率低、机械强度高、耐热冲击性能好、离子导电率高、粒度分布均匀且细、晶界阻力小等特点。它可用作钠硫(Na/S)蓄电池中的固体电解质薄膜陶瓷隔板,既作为离子导电体,又具有隔离钠阴极和多硫钠阳极的双重作用;还可用于室温电池,钠热敏元件,制作玻璃、耐火材料和陶瓷的原料等。 1.3 γ-Al2O3 γ-Al2O3是由一水软铝石在低温(500~750℃)煅烧得到,γ-Al2O3属立方晶系,为多孔性、高分散度的固体物料,具有很大的比表面积,活性大,吸附性能好。它广泛应用于各种行业中的吸附剂和脱水剂、汽车尾气净化剂;制备航天航空、兵器、电子、特种陶瓷等尖端材料的原料,石油化工和化学工业中用作催化剂(炼制石油)或载体(使石油氢化)。纳米γ-Al2O3CMP(化学机械抛光)浆料可用于集成电路生产过程中层间钨、铝、铜等金属布线材料及薄膜材料的表面平坦化,以及高级光学玻璃、石英晶体及各种宝石的化学机械抛光。 1.4 δ-Al2O3 δ-Al2O3是由一水软铝石在800~1 050℃煅烧得到,δ-Al2O3属四方晶系,有强吸附能力和催化活性,可用作吸附剂、干燥剂、催化剂及其载体。 1.5 η-Al2O3 η-Al2O3是由拜尔体的氢氧化铝在一定的升温速率下在400~750℃煅烧得到,η -Al2O3属立方晶系,具有比较大的孔容和比表面积,主要用作催化剂的载体。 1.6 θ-Al2O3 θ-Al2O3是由拜尔体的氢氧化铝在一定的升温速率下在900~1 100℃煅烧得到,θ-Al2O3属单斜晶系,其性能介于γ-Al2O3和α-Al2O3之间,常与γ-Al2O3和α-Al2O3共存。

抛光液介绍

抛光液简介及行业发展前景 抛光液是一种不含任何硫、磷、氯添加剂的水溶性抛光剂,具有良好的去油污,防锈,清洗和增光性能,并能使金属制品超过原有的光泽。本产品性能稳定、无毒,对环境无污染等作用,光液使用方法:包括棘轮扳手、开口扳手,批咀、套筒扳手,六角扳手,螺丝刀等,铅锡合金、锌合金等金属产品经过研磨以后,再使用抛光剂配合振动研磨光饰机,滚桶式研磨光式机进行抛光;1抛光剂投放量为(根据不同产品的大小,光饰机的大小和各公司的产品光亮度要求进行适当配置),2:抛光时间:根据产品的状态来定。3、抛光完成后用清水清洗一次并且烘干即可。 这两个概念主要出现在半导体加工过程中,最初的半导体基片(衬底片)抛光沿用机械抛光、例如氧化镁、氧化锆抛光等,但是得到的晶片表面损伤是及其严重的。直到60年代末,一种新的抛光技术——化学机械抛光技术(CMP Chemical Mechanical Polishing )取代了旧的方法。CMP技术综合了化学和机械抛光的优势:单纯的化学抛光,抛光速率较快,表面光洁度高,损伤低,完美性好,但表面平整度和平行度差,抛光后表面一致性差;单纯的机械抛光表面一致性好,表面平整度高,但表面光洁度差,损伤层深。化学机械抛光可以获得较为完美的表面,又可以得到较高的抛光速率,得到的平整度比其他方法高两个数量级,是目前能够实现全局平面化的唯一有效方法。 步骤 依据机械加工原理、半导体材料工程学、物力化学多相反应多相催化理论、表面工程学、半导体化学基础理论等,对硅单晶片化学机械抛光(CMP)机理、动力学控制过程和影响因素研究标明,化学机械抛光是一个复杂的多相反应,它存在着两个动力学过程: (1)抛光首先使吸附在抛光布上的抛光液中的氧化剂、催化剂等与衬底片表面的硅原子在表面进行氧化还原的动力学过程。这是化学反应的主体。 (2)抛光表面反应物脱离硅单晶表面,即解吸过程使未反应的硅单晶重新裸露出来的动力学过程。它是控制抛光速率的另一个重要过程。 硅片的化学机械抛光过程是以化学反应为主的机械抛光过程,要获得质量好的抛光片,必须使抛光过程中的化学腐蚀作用与机械磨削作用达到一种平衡。如果化学腐蚀作用大于机械抛光作用,则抛光片表面产生腐蚀坑、桔皮状波纹。如果机械磨削作用大于化学腐蚀作用,则表面产生高损伤层。 产品 硅材料抛光液 蓝宝石抛光液 砷化镓抛光液 铌酸锂抛光液 锗抛光液 集成电路多次铜布线抛光液 集成电路阻挡层抛光液 应用

磁流变抛光技术及应用.

磁流变抛光技术的发展及应用 摘要:阐述了磁流变抛光技术的原理,综述了磁流变抛光技术的国内外研究现状与研究进展,并详细介绍了磁流变液的性能评价标准,及依据这一标准选取磁流变液的各组分,配置出标准的光学用磁流变抛光液。然后,介绍了磁流变抛光技术的研究方向。最后对磁流变抛光技进行了前景展望。 关键词:磁流变抛光;磁流变液;光学加工 The Development and Application of Magnetorheological Finishing (The Institute of Mechanical and Electrical Engineer, Xi'an Technological University,Xi’an710032,China) Abstract: This paper first introduces the principle of magnetorheological finishing, then its research status and progress at home and abroad are reviewed. A standard is also suggested for evaluation of fluid finishing of optical glass. The elements of MR fluid were chosen according to the standard and MR fluid was prepared for optical finishing. Finally, the prospect of the MFR technique is discussed. Key words:magnetorheological finishing; magnetorheological fluid;optical machining 1引言: 随着现代科学技术的发展,对应用于各种光学系统中的光学元件提出了越来越高的要求。通常情况下,要求最终生产的光学元件具有高的面形精度、好的表面质量及尽量减少亚表面破坏层。高的面形精度可以保证好的成像质量,平滑的表面可以减少散射,较低的亚表面破坏层可以避免在高能应用中的破坏。因而光学元件的性能在很大程度上取决于制造过程。已经研究出多种加工方法可以获得高精度的加工表面,其中典型的加工方法有塑性研磨、化学抛光、浮法抛光、弹性发射加工、粒子束抛光、射流抛光等等。这些加工方法或者抛光效率太低,或者产生较大的亚表面破坏层,或者抛光不易控制,各自存在一定的缺陷。磁流变抛光技术的应用解决了这一系列棘手问题,与传统的抛光技术相比,磁流变抛光具有抛光效率高、不产生亚表面破坏、适合复杂表面加工、磨头硬度可调及加工过程零磨损等优点。目前磁流变抛光技术是国内外学者研究的一个热点,研究领域从简单的平面抛光到自由曲面抛光,从硬脆材料抛光到难加工金属表面的抛光等领域,范围越来越广。可以说磁流变抛光技术将带给机械精加工行业一次新的

表面与界面习题

4-1 何谓表面张力和表面能?在固态和液态这两者有何差别? 解:表面张力是将物体表面最大一个单位面积所需作的功。也可理解为作用在单位长 度上的力。表面能是在恒温恒压及组成不变的条件下,每增加一个单位的表面积时,体系 自由焓的增值。 液体因不能承受剪应力,外力所做的功表现为表面积的扩展。因而表面能与表面张力 的单位及数量是相同的。其单位为J ?m -2。固溶体因能承受剪切力,外力的作用除了表现为 表面积的增加外,有一部分变成塑性形变。因此,固体的表面能与表面张力不等。 4-2 在真空条件下Al 2O 3的表面张力约为0.9J/m 2,液态铁的表面张力为1.72J/m 2,同样 条件下的界面张力(液态铁-氧化铝)约为2.3J/m 2,问接触角有多大?液态铁能否润湿氧化 铝? 解:已知γSV =0.90J/m2,γLV =0.72J/m2,γSL =2.3J/m 2 cos θ===-0.8139 θ=144.48 因为θ>90,所以液态铁不能润湿氧化铝。 4-3 测定了含有一个固态氧化物、一个固态硫化物和一个液态硅酸盐的显微结构,有以 下的两面角:(a )两个硫化物颗粒之间的氧化物是112°;(b )两个硫化物颗粒之间的液体 是60°;(c )两个氧化物颗粒之间的硫化物是100°;(d )一个氧化物和一个硫化物之间 的液体是70°。假如氧化物和氧化物之间界面能是0.9J/m 2,求其它界面能是多少? 解:按题意绘图如下: 图4-1 例题4-3附图 SV SL LV γγγ-72.130 .290.0- 2 2 J/m 70.056cos 2/γJ/m 78.056cos 50 cos 2 100cos /2112cos /) 2/100cos(2)() 2/112cos(2)(=======? SS SO OO SS OO SS SO OO SO SS γγγγγγγc γγa 由题意

抛光机转速比对蓝宝石衬底抛光后形貌的影响

抛光机转速比对蓝宝石衬底抛光后形貌的影响 摘要:宝石(Sapphire)是一种氧化铝(α-Al2O3)的单晶,又称为刚玉。蓝宝石单晶具有熔点高(2040℃),硬度高(莫氏硬度9),化学性能稳定,电绝缘性好,具 有良好的热特性、极好的电气特性和介电特性,特别是具有优良的红外透过率等 特性。在半导体领域中,主要是使用蓝宝石作为制备GaN薄膜的衬底,它与GaN 之间的晶格常数失配率小,是目前最主要的GaN外延基片材料之一。 关键词:蓝宝石衬底;化学机械抛光;纳米级;转速 蓝宝石抛光的方法主要有机械、化学、化学机械抛光等。机械抛光因使工 件表面存在较深的亚表层损伤,使得抛光表面质量水平不高且影响产品应用性能;化学抛光速率慢而且会降低产品形貌精度;化学机械抛光综合了机械和化学抛光 的优势,在抛光速率、抛光精度以及抛光产生的破坏深度等方面都具有明显的优势,是目前蓝宝石衬底抛光的主流技术。影响蓝宝石衬底化学机械抛光的主要技 术要素包括:抛光液组分、抛光液流量、抛光布类型、抛光压力、抛光转速比、 抛光温度等,所以各技术要素进行深化研究,对于稳定蓝宝石衬底抛光质量,提 高蓝宝石衬底表面形貌具有重要价值。 一、实验目的 随着蓝宝石衬底图形化工艺的推广,对蓝宝石衬底形貌提出了更高的要求,如要求数值更低的、分布更集中的TTV和LTV。本次实验通过采用相同的抛光设 备使用不同的转速比(抛光机上下盘之间的转速比例)进行蓝宝石衬底抛光工艺 实验,通过抛光后蓝宝石衬底的TTV、LTV数据分布研究不同的抛光机台转速比 对蓝宝石衬底抛光表面形态的影响。 二、理论基础 在蓝宝石衬底抛光的过程中,蓝宝石先与减性抛光液发生化学反应,在蓝 宝石表面生成一种水合物,然后通过与抛光布以及抛光液磨料的摩擦作用去除该 层水合物,重复这个过程就完成了蓝宝石的抛光。化学机械抛光去除率Preston 方程为: MRP=(KP+B)V+Rc,其中k、B、Rc为常数,P为抛光压力,V为相对速度。抛光机上下盘面使用不同的转速比,抛光布不同半径区域的合成线速度不同,导致抛光布在不同半径区域的磨损程度或塑性变形不同,从而影响蓝宝石衬底的 形貌。所以合理的转速比,不仅能够很好的提高蓝宝石衬底的表面形貌,还能够 保持抛光布的面型,降低抛光布的修整频率,提高抛光布的使用寿命。 如图1所示,下盘的半径为R1,转速为n1,上盘的半径为R2,转速为n2;则其相互 接触的3点合成线速度分别为:V1=2π(R1n1-R2n2),V2=2π(R1-R2)n1,V3=2π[(R1- 2R2)n1+R2n2]。按下述三种情况,推算3点速度的差异:1.n1=n2=n时:可以推导出V1= V2= V3,晶片的各点去除速率相同;2.n1>n2时:可以推导出V1>V2>V3,晶片在下盘半径方向从 外到内的磨削速度逐渐降低;3.n12R2,所以V1>V3,即:在实际抛光中,为尽量保证抛光布 各区域的磨损速度,需选用n1>n2。 通过模拟软件模拟在不同转速比下抛光4英寸晶片中点的轨迹图,找寻合理的转速比,便于进行试验对比。在蓝宝石衬底机械研磨磨削中,产品在加工过程中运动的轨迹越复杂, 且轨迹间的相交点越多,对研磨盘面的面型保持度越高以及研磨后产品的表面形貌控制能力 越高。通过模拟转速比为0.5、0.83、0.95、1、1.05、1.2、2的轨迹分析,转速比0.95与 1.05的运行轨迹满足轨迹复杂,相交点多的特点。所以本次实验选取上下盘转速比为1、 1.05、0.95分别进行实验。

蓝宝石衬底

蓝宝石衬底 展开 对于制作LED芯片来说,衬底材料的选用是首要考虑的问题。应该采用哪 种合适的衬底,需要根据设备和LED器件的要求进行选择。目前市面上一般有三种材料可作为衬底: 〃蓝宝石(Al2O3)、硅(Si)、碳化硅(Sic) 蓝宝石衬底 通常,GaN基材料和器件的外延层主要生长在蓝宝石衬底上。蓝宝石衬底有许多的优点:首先,蓝宝石衬底的生产技术成熟、器件质量较好;其次,蓝宝石的稳定性很好,能够运用在高温生长过程中;最后,蓝宝石的机械强度高,易于处理和清洗。因此,大多数工艺一般都以蓝宝石作为衬底。 使用蓝宝石作为衬底也存在一些问题,例如晶格失配和热应力失配,这会在外延层中产生大量缺陷,同时给后续的器件加工工艺造成困难。蓝宝石是一种绝缘体,常温下的电阻率大于1011Ω〃cm,在这种情况下无法制作垂直结构的器件;通常只在外延层上表面制作n型和p型电极(如图1所示)。在上表面制作两个电极,造成了有效发光面积减少,同时增加了器件制造中的光刻和刻蚀工艺过程,结果使材料利用率降低、成本增加。由于P型GaN掺杂困难,当前普遍采用在p型GaN上制备金属透明电极的方法,使电流扩散,以达到均匀发光的目的。但是金属透明电极一般要吸收约30%~40%的光,同时GaN基材料的化学性能稳定、机械强度较高,不容易对其进行刻蚀,因此在刻蚀过程中需要较好的设备,这将会增加生产成本。 蓝宝石的硬度非常高,在自然材料中其硬度仅次于金刚石,但是在LED器件的制作过程中却需要对它进行减薄和切割(从400μm减到100μm左右)。添置完成减薄和切割工艺的设备又要增加一笔较大的投资。 蓝宝石的导热性能不是很好(在100℃约为25W/(m〃K))。因此在使用LED器件时,会传导出大量的热量;特别是对面积较大的大功率器件,导热性能是一个非常重要的考虑因素。为了克服以上困难,很多人试图将GaN光电器件直接生长在硅衬底上,从而改善导热和导电性能。 硅衬底 目前有部分LED芯片采用硅衬底。硅衬底的芯片电极可采用两种接触方式,分别是L接触(Laterial-contact ,水平接触)和 V接触(Vertical-contact,垂直接触),以下简称为L型电极和V型电极。通过这两种接触方式,LED芯片内部的电流可以是横向流动的,也可以是纵向流动的。由于电流可以纵向流动,因此增大了LED的发光面积,从而提高了LED

化学机械抛光工艺(CMP)全解(可编辑修改word版)

化学机械抛光液(CMP)氧化铝抛光液具体添加剂 摘要:本文首先定义并介绍 CMP 工艺的基本工作原理,然后,通过介绍 CMP 系统,从工艺设备角度定性分析了解 CMP 的工作过程,通过介绍分析 CMP 工艺参数,对 CMP 作定量了解。在文献精度中,介绍了一个 SiO2的CMP 平均磨除速率模型,其中考虑了磨粒尺寸,浓度,分布,研磨液流速,抛光势地形,材料性能。经过实验,得到的实验结果与模型比较吻合。MRR 模型可用于CMP 模拟,CMP 过程参数最佳化以及下一代 CMP 设备的研发。最后,通过对 VLSI 制造技术的课程回顾,归纳了课程收获,总结了课程感悟。 关键词:CMP、研磨液、平均磨除速率、设备 Abstract:This article first defined and introduces the basic working principle of the CMP process, and then, by introducing the CMP system, from the perspective of process equipment qualitative analysis to understand the working process of the CMP, and by introducing the CMP process parameters, make quantitative understanding on CMP.In literature precision, introduce a CMP model of SiO2, which takes into account the particle size, concentration, distribution of grinding fluid velocity, polishing potential terrain, material performance.After test, the experiment result compared with the model.MRR model can be used in the CMP simulation, CMP process parameter optimization as well as the next generation of CMP equipment research and development.Through the review of VLSI manufacturing technology course, finally sums up the course, summed up the course. Key word: CMP、slumry、MRRs、device 1.前言 随着半导体工业飞速发展,电子器件尺寸缩小,要求晶片表面平整度达到纳米级。传统的平坦化技术,仅仅能够实现局部平坦化,但是当最小特征尺寸达到

氧化铝陶瓷在结构件上的抛光方式

氧化铝陶瓷在结构件上的抛光方式 氧化铝陶瓷是一种高硬度、耐磨损的陶瓷材料,具有优异的力学性能和化学稳定性。它广泛应用于各种结构件中,如机械零件、电子元件、光学玻璃等。然而,由于氧化铝陶瓷表面的硬度高,加工难度大,因此需要通过抛光来改善其表面光洁度和精度。 抛光的目的主要有以下几点:提高氧化铝陶瓷的光洁度和表面亮度、改善其触感、消除表面缺陷、提高陶瓷的尺寸精度、增强陶瓷的机械强度和耐磨性。 抛光氧化铝陶瓷可以采用多种方法,以下是常用的几种方法: 1. 机械抛光:机械抛光是最常见的抛光方法之一。它通过使用研磨材料(如砂纸、砂轮等)在氧化铝陶瓷表面进行切削和磨削,以达到抛光的效果。机械抛光可以分为干抛光和湿抛光两种方式。干抛光速度快,但会产生更多的热量,容易导致氧化铝陶瓷表面的裂纹。湿抛光可以降低热量产生,减少氧化铝陶瓷的热损伤。 2. 化学抛光:化学抛光是利用化学溶液对氧化铝陶瓷表面进行腐蚀,以消除表面缺陷和提高光洁度。常用的化学抛光方法有酸洗、电解抛光等。酸洗是将氧化铝陶瓷放入含有酸性溶液中,通过溶液与氧化铝陶瓷表面的化学反应来消除表面缺陷。电解抛光是利用电解原理,在电解液中通过外加电压使溶液中的阳离子与氧化铝陶瓷表面发生反应,从而实现抛光效果。

3. 硬抛光:硬抛光是一种高度精密的抛光方法,适用于对氧化铝陶瓷表面精度要求较高的场合。硬抛光一般采用钻石工具或者钻石磨料进行抛光,通过高速旋转的工具与氧化铝陶瓷表面的接触,实现高效的抛光效果。 抛光后,氧化铝陶瓷表面可以得到较高的光洁度和平滑度。抛光不仅能够提高氧化铝陶瓷的触感和美观度,还能够增强其机械强度和耐磨性。抛光后的氧化铝陶瓷表面不易吸附灰尘和污垢,易于清洁和维护,并且能够延长使用寿命。 氧化铝陶瓷在结构件上的抛光是提高其表面质量和性能的重要工艺之一。通过选择合适的抛光方法和工艺参数,可以有效地改善氧化铝陶瓷的表面光洁度、精度和耐磨性。抛光后的氧化铝陶瓷具有较高的触感和美观度,并且易于清洁和维护。抛光工艺在氧化铝陶瓷加工中的应用前景广阔,将为相关行业的发展提供更多可能性。

改性氧化铝的方法和原理

改性氧化铝的方法和原理 改性氧化铝是将普通氧化铝表面进行化学处理、物理修饰或添加其他化合物,以改变其表面性质和材料特性的过程。改性氧化铝广泛应用于催化剂、吸附剂、填料、涂料、电介质等领域。 一、改性氧化铝的方法: 1. 表面处理法:包括表面酸洗、碱洗、酸碱浸渍、离子交换等方法。表面酸洗可去除氧化铝表面存在的氢氧化铝,改善表面光洁度和结晶度;碱洗可去除沉淀在氧化铝粒子表面的钠、钾等离子,提高氧化铝的纯度;酸碱浸渍可在氧化铝表面形成相应的化学键合,增加对其他有机物的吸附性能。离子交换可利用氧化铝的含氢氧根和金属阳离子之间的相互作用,改变表面电荷密度和化学键的性质。 2. 物理修饰法:包括高温处理、低温等离子体处理、等离子体蒸发等方法。高温处理可使晶体表面部分熔化并重新结晶,提高晶粒尺寸和结晶度,增强材料的热稳定性;低温等离子体处理可使氧化铝表面形成化学键或化学键和物理键的混合结构,提高材料的吸附性能和抗腐蚀性能;等离子体蒸发可在氧化铝表面沉积其他金属或金属氧化物纳米颗粒,改变材料的电学、磁学等性能。 3. 添加剂法:向氧化铝中添加一定量的其他化合物,如稀土元素、过渡金属、纳米材料等,以调控氧化铝的组成和结构。添加稀土元素可引入杂质能级,改变晶格电子结构和能带结构,提高材料的光催化活性;添加过渡金属可改变氧化铝

的表面酸碱性和催化活性;添加纳米材料可增加氧化铝的机械强度和热稳定性。 二、改性氧化铝的原理: 1. 表面处理法的原理:表面处理法通过改变氧化铝表面的化学状态和电荷分布,以改变材料的表面性质和吸附行为。例如,通过酸洗可以去除氧化铝表面的氢氧化铝,从而提高表面光洁度和结晶度;通过碱洗则可以去除表面的钠、钾等离子,提高氧化铝的纯度;通过酸碱浸渍和离子交换可以在表面形成新的化学键合,增加材料对其他有机物的吸附性能。 2. 物理修饰法的原理:物理修饰法通过物理手段改变氧化铝的晶体形貌、晶体结构或表面形貌,以改变材料的性能。例如,高温处理可以使晶体表面部分熔化并重新结晶,提高晶粒尺寸和结晶度;低温等离子体处理可以在表面形成化学键或化学键和物理键的混合结构,提高材料的吸附性能和抗腐蚀性能;等离子体蒸发可以在氧化铝表面沉积其他金属或金属氧化物纳米颗粒,改变材料的电学、磁学等性能。 3. 添加剂法的原理:添加剂法通过向氧化铝中添加一定量的其他化合物,改变其组成和结构,以调控材料的性能。稀土元素的添加可以引入杂质能级,改变晶格电子结构和能带结构,提高材料的光催化活性;过渡金属的添加可以改变氧化铝的表面酸碱性和催化活性;纳米材料的添加可以增加氧化铝的机械强度和热稳定性。

砷化镓抛光工艺流程

砷化镓抛光工艺流程 英文回答: Polishing process for gallium arsenide (GaAs) involves several steps to achieve a smooth and flat surface. Here is a general outline of the process: 1. Substrate Preparation: The first step is to clean the GaAs substrate to remove any contaminants. This is usually done by using a combination of solvents, such as acetone and isopropyl alcohol, followed by rinsing with deionized water. The substrate is then dried using nitrogen gas. 2. Mechanical Polishing: In this step, a polishing pad and a slurry containing abrasive particles are used to remove the top layer of the GaAs substrate. The polishing pad is typically made of a soft material, such as polyurethane, and the slurry may contain alumina or diamond particles. The substrate is placed on a rotating platen,

氧化铝cmp化学机械抛光钨

氧化铝cmp化学机械抛光钨 以氧化铝CMP化学机械抛光钨 引言: 氧化铝化学机械抛光(CMP)是一种常用的表面处理技术,它在集成电路制造、半导体封装、光电子器件制造等领域有着广泛的应用。而钨是一种重要的材料,在电子、光电、航空航天等领域都有着广泛的应用。本文将介绍氧化铝CMP化学机械抛光钨的原理、过程和应用。 一、氧化铝CMP化学机械抛光原理 氧化铝CMP化学机械抛光是一种同时使用化学和机械作用来改变材料表面形貌的技术。其原理是在研磨液中加入一定的氧化铝颗粒,通过与材料表面的摩擦作用和化学反应,来实现对材料表面的去除和平整。在氧化铝CMP过程中,研磨液中的氧化铝颗粒通过与钨表面的摩擦作用和化学反应,可以去除钨表面的不平整和杂质,使其达到所需的光洁度和平整度。 二、氧化铝CMP化学机械抛光过程 氧化铝CMP化学机械抛光钨的过程可以分为几个关键步骤: 1. 研磨液的准备:选择适当的研磨液,其中主要成分是氧化铝颗粒和化学添加剂。研磨液的配比和pH值的控制对于抛光过程的效果具有重要影响。

2. 研磨头的选择:根据不同的抛光要求和材料特性选择合适的研磨头,以实现对钨表面的去除和平整。 3. 抛光机的设置:根据具体的抛光要求设置合适的抛光参数,如旋转速度、压力和时间等,以控制抛光过程的效果。 4. 抛光过程的控制:在抛光过程中,通过控制研磨液的流量和抛光头的运动轨迹,来实现对钨表面的均匀去除和平整。 5. 清洗和检测:抛光完成后,需要对样品进行清洗和表面检测,以确保抛光效果和质量的要求。 三、氧化铝CMP化学机械抛光钨的应用 氧化铝CMP化学机械抛光钨在微电子工艺、集成电路制造和半导体封装等领域有着广泛的应用。 1. 微电子工艺:在微电子工艺中,钨常用作金属导线和电极材料。通过氧化铝CMP化学机械抛光钨,可以实现对钨表面的平整和去除杂质,提高电子器件的性能和可靠性。 2. 集成电路制造:在集成电路制造中,氧化铝CMP化学机械抛光钨被广泛应用于金属化层的制备。通过抛光钨层,可以实现对电路结构的精确控制和优化,提高集成电路的性能和可靠性。 3. 半导体封装:在半导体封装过程中,氧化铝CMP化学机械抛光

化学机械平坦化材料对蓝宝石抛光速率与粗糙度的影响

化学机械平坦化材料对蓝宝石抛光速率与粗糙度的影响 贾少华;刘玉岭;王辰伟;闫辰奇 【摘要】采用自主研制的新型碱性蓝宝石抛光液,在蓝宝石化学机械平坦化过程中加入FA/O型非离子表面活性剂,该活性剂能够减小蓝宝石表面粗糙度,同时,在蓝宝石抛光速率下降不明显的情况下实现较高的凹凸去除速率差,有利于实现蓝宝石的全局平坦化.通过实验得到了碱性条件下抛光速率较高、粗糙度较小的最佳pH值.研究了等质量分数等粒径条件下磨料分散度以及抛光温度对抛光速率和蓝宝石表面粗糙度的影响. 【期刊名称】《功能材料》 【年(卷),期】2016(047)002 【总页数】6页(P2242-2246,2252) 【关键词】蓝宝石;CMP;活性剂;分散度;温度 【作者】贾少华;刘玉岭;王辰伟;闫辰奇 【作者单位】河北工业大学微电子技术与材料研究所,天津300130;河北工业大学微电子技术与材料研究所,天津300130;河北工业大学微电子技术与材料研究所,天津300130;河北工业大学微电子技术与材料研究所,天津300130 【正文语种】中文 【中图分类】TN305.2 蓝宝石具有很多为人熟知的特性,例如硬度高、耐磨损、耐高温、抗腐蚀、良好的电气规范和光传输特性。因为蓝宝石具有与Ⅲ族氮化物相同的六方密堆积结构且晶

向生长技术优良[1],所以,蓝宝石主要用作第三代半导体材料GaN的衬底,在微电子工业以及光电技术领域也有广泛的应用[2]。在光电子领域,随着蓝宝石光电 技术的快速发展,蓝宝石已经成为一种极为重要的光电材料,例如,蓝宝石晶体是制造GaN发光二极管(LED)、光学窗口、激光器以及反射器的首选衬底材料[3-6]。由于蓝宝石导热系数较低,出于对制作薄膜发光二极管以及表面质量温度传感的严格要求[7],在抛光过程中蓝宝石衬底必须被去除。同时,由于蓝宝石表面缺陷对 器件性能影响很大,目前要求蓝宝石表面超光滑、无缺陷,且表面粗糙度 <0.2 nm,因此,如何找到一种能够高速有效去除蓝宝石并获得良好蓝宝石表面 质量的方法至关重要。 陶瓷器件的性能和质量很大程度上依赖于衬底的表面精密加工,传统的纯机械抛光是用抛光粉不断地研磨被抛光材料的表面,通过不断减小磨料颗粒的大小来减小划伤,这种方法从根本上解决不了容易产生较深划伤的问题[8]。结合化学与机械作用,成本较低的CMP是目前可以实现全局平坦化最有效的蓝宝石抛光方法,也是迄今为止在蓝宝石大规模生产中普遍应用的抛光方法。但是由于蓝宝石抛光液成分以及抛光工艺的不同,在蓝宝石的CMP过程中存在两个主要问题:(1) 蓝宝石的 抛光速率低,生产效率无法满足工业要求;(2) 蓝宝石表面质量差,存在划痕、凹坑等缺陷,降低了成品率[9-10]。 本文使用了自主研发的蓝宝石抛光液,选择分散度较低的SiO2作为磨料粒子,大大增加了蓝宝石抛光速率。同时,加入非离子表面活性剂,降低了蓝宝石表面张力,有利于SiO2磨料粒子的分散,不易凝胶,从而提高了抛光过程的一致性,降低了蓝宝石表面粗糙度,利于实现全局平坦化。同时,通过精确的抛光过程,实现表面平滑无划伤的蓝宝石晶元。 1.1 实验设备与材料 1.1.1 实验材料

机械力化学改性在制备氧化铝粉体中的应用

机械力化学改性在制备氧化铝粉体中 的应用 摘要:所谓机械力化学乃泛指机械运动能量与化学能量的相互转换。K.Peters指出,机械力化学反应是由机械力诱发的化学反应。机械力包含的范围很广,既可以是粉碎过程中施加的作用力,也可以是一般的压力或摩擦力,还可以是液体中空穴作用或者气体中冲击波作用所产生的压力。这种空穴作用和冲击波也能够在液体和气体中诱发化学反应。因此,在各种凝聚状态下的物质因机械力影响而发生化学反应或物理化学变化的现象都是机械力化学现象。机械力化学反应是机械力诱发的化学反应,固体颗粒在机械力作用下,产生各种物理及化学现象,其内部结构、物理化学性质以及化学反应活性也相应地产生一系列变化。 关键词:机械力化学、氧化铝、粉碎、表面改性、表面活性 氧化铝在机械粉碎过程中,由于机械力化学作用导致粉体表面活性增强的机理主要表现在以下四个方面:第一,氧化铝物料在机械力作用下粉碎生成新表面,颗粒粒度减小,比表面积增大,从而粉体表面自由能增大,活性增强。第二,氧化铝物料颗粒在机械力作用下,表面层发生晶格畸变,其中贮存了部分能量,使表面层能位升高,从

而活化能降低,活性增强。第三,氧化铝物料在机械力作用下,表面层结构发生破坏,并趋于无定型化,内部贮存了大量能量,使表面层能位更高,因而活化能更小,表面活性增强。第四,粉墨系统输入能量的较大一部分还将转化为热能,使氧化铝粉体物料表面温度升高,这也在很大程度上提高了氧化铝颗粒的表面活性。 氧化铝表面能增大和活性提高,将导致下述一种或几种结果的产生:第一,氧化铝表面自发地重组,在表面形成易溶于水的非晶态结构并降低表面张力。第二,氧化铝颗粒相互粘附,引起团聚甚至重结晶。第三,外来分子,如气体、蒸汽等在新生成的所谓“自由”表面上自发地进行物理吸附或化学吸附,由于这些分子的吸附降低了氧化铝颗粒的表面能,从而可阻止氧化铝颗粒的团聚和重结晶。 氧化铝颗粒在粉碎过程中,在机械能的作用下,氧化铝晶体也经历量变到质变的过程,颗粒在细化过程中,晶粒尺寸不断变小,比表面积不断增大,表面和内部缺陷,非晶化逐步加剧。氧化铝颗粒在机械力化学的作用下发生的物理变化主要有以下几个方面:第一,氧化铝颗粒粒径和比表面积的变化。氧化铝颗粒在受机械力的研磨作用后,最初表现出的外形变化的颗粒细化,即氧化铝颗粒粒径变小,相应的比表面积增大。但是,氧化铝颗粒粒径虽随粉磨时间的增加而不断地减小,然而比表面积在一定时间后又下降。这种在细磨过程中产生的物料团聚、表现力度变粗,表面积变小的事实,已为诸多实验所证实,因此,将氧化铝物料粉磨时要选择最合适的粉磨时间。

氧化铝抛光液

氧化铝抛光液大家从其名称中就可以得知它是用来抛光的。在普通生活中,大家很难接触到这类物质,但是其实它们却一直为大家的生活提供着便捷和享受。氧化铝抛光液是一种应用较为广泛的金相样品抛光材料,如果物品被它抛光,就会拥有像巧克力的一样的绵密质感特别舒服。并且经氧化铝抛光液进行抛光的产品外观还会十分美观。下面大家就和小编一起去了解一下氧化铝抛光液到底是什么样的神奇物质吧。氧化铝抛光液大家从其名称中就可以得知它是用来抛光的。在普通生活中,大家很难接触到这类物质,但是其实它们却一直为大家的生活提供着便捷和享受。氧化铝抛光液是一种应用较为广泛的金相样品抛光材料,如果物品被它抛光,就会拥有像巧克力的一样的绵密质感特别舒服。并且经氧化铝抛光液进行抛光的产品外观还会十分美观。下面大家就和小编一起去了解一下氧化铝抛光液到底是什么样的神奇物质吧。 其实氧化铝抛光液是一种必不可少的磨料,对于一些铸铁、钢、不锈钢、铜、聚合物等金相样品制备来说,都需要氧化铝抛光液对它们进行打磨工艺。并且在使用后都能得到较好的效果。 当然在宝石这种名贵物品的打磨过程中,也能找到氧化铝抛光液的身影。就比如特别珍贵的蓝宝石,它是具有光学、热学、介电性能和优良的力学性能的,是一种综合性能强的晶体材料。在蓝宝石加工过程中,就会选择它进行抛光,氧化铝抛光液会将宝石表面处理为细腻、光滑且夺目的效果,为宝石的魅力增添更多神秘的色彩。 圣戈班作为一个来自欧洲且具有一百多年历史的品牌,也是生产氧化铝抛光液的专业企业。圣戈班自诞生以来就一直致力于以优良的品质服务好每一位用户,所以用户在产品的选择中,也会选择圣戈班。圣戈班不仅历史悠久,品质更是出类拔萃。它是世界500的企业,拥有世界级先进的技术和专利。在对待氧化铝抛光液的研制中,更是选取最专业的方案进行制作,只为给用户提供强大的体验感和物超所值的享受。 放眼望去,市场中的氧化铝抛光液品牌还是有很多种类的,但是品牌还是要选圣戈班,因为圣戈班拥专业、细致且精密。对于抛光、打磨工艺,圣戈班才是最好的选择。 ⼀⼀了解氧化铝抛光液磨料及其稳定性 化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)技术是提供全局平坦化的表⼀精加⼀技术,其中抛光液是CMP技术中的关键因素。抛光液主要由磨料、溶剂和添加剂组成,其种类、性质、粒径⼀⼀、颗粒分散度及稳定性等与最终抛光效果密切相关。 ⼀前市场上使⼀最为⼀泛的⼀种磨料是SiO2、CeO2、Al2O3。其中,SiO2抛光液选择性、分散性好,机械磨损性能较好,化学性质活泼,并且后清洗过程处理较容易;缺点为在抛光过程中易产⼀凝胶,对硬底材料抛光速率低。CeO2抛光液的优点是抛光速率⼀,材料去除速率⼀;缺点是黏度⼀、易划伤,且选择性不好,后续清洗困难。Al2O3抛光液的缺点在于选择性低、分散稳定性不好、易团聚等,但对于硬底材料蓝宝⼀衬底等却具有优良的去除速率。

晶圆化学机械抛光

晶圆化学机械抛光 1.引言 1.1 概述 晶圆化学机械抛光是一种在半导体制造中广泛使用的表面处理技术。它通过结合化学反应和机械研磨来达到对晶圆表面的平整化和去除缺陷的效果。作为一种集成电路工艺中的关键步骤,晶圆化学机械抛光在衬底表面处理、薄膜制备和器件加工等领域都发挥着重要作用。 晶圆化学机械抛光的过程主要通过在抛光液中悬浮磨料颗粒,并利用机械研磨的力学作用将磨料颗粒与晶圆表面进行摩擦。同时,抛光液中的化学物质会与晶圆表面发生反应,去除表面的氧化物、污染物和缺陷。 晶圆化学机械抛光技术在半导体制造中有广泛的应用。首先,它可以用于改善晶圆的平面度和表面光洁度,提高器件性能和可靠性。其次,它还可用于去除晶圆表面的缺陷,如氧化物和金属杂质等,从而提高晶圆的质量。此外,在薄膜制备中,晶圆化学机械抛光还可用于平坦化薄膜表面,以提高薄膜的均匀性和附着力。 随着半导体制造工艺的不断进步,晶圆化学机械抛光技术也在不断发展。目前,越来越多的新型抛光材料和抛光液正在被开发和应用。同时,还出现了一些改进的抛光方法和设备,以提高抛光的效率和一致性。

尽管晶圆化学机械抛光技术具有显著的优势和广泛的应用前景,但它仍然存在一些局限性。例如,抛光过程中可能产生的微小颗粒污染和损伤晶圆的风险。因此,在实际应用中需要采取有效的控制措施,以确保抛光过程的可控性和晶圆的质量。 综上所述,晶圆化学机械抛光技术是一项重要的表面处理技术,其原理和过程的理解对于半导体制造具有重要意义。随着其不断发展和改进,相信晶圆化学机械抛光技术将在未来的半导体制造中发挥更加重要和广泛的作用。 1.2文章结构 1.2 文章结构 本文主要分为以下几个部分进行阐述和讨论: 第一部分为引言,对晶圆化学机械抛光的背景和意义进行概述,引起读者的兴趣。本部分主要包括三个方面的内容:概述、文章结构和目的。 其次,正文部分是本文的核心部分,分为两个主要章节。 第一个章节是关于晶圆化学机械抛光的原理和过程。我们将详细介绍晶圆化学机械抛光的工作原理和操作过程,包括所用到的设备、材料以及

蓝宝石基本知识

蓝宝石基本知识 1、蓝宝石介绍 蓝宝石的组成为氧化铝(Al2O3),是由三个氧原子和两个铝原子以共价键型式结合而成,其晶体结构为六方晶格结构.它常被应 用的切面有A-Plane,C-Plane及R-Plane.由于蓝宝石的光学穿 透带很宽,从近紫外光(190nm)到中红外线都具有很好的透光性. 因此被大量用在光学元件、红外装置、高强度镭射镜片材料及 光罩材料上,它具有高声速、耐高温、抗腐蚀、高硬度、高透 光性、熔点高(2045℃)等特点,它是一种相当难加工的材料,因此常被用来作为光电元件的材料。目前超高亮度白/蓝光LE D的品质取决于氮化镓磊晶(GaN)的材料品质,而氮化镓磊晶品质则与所使用的蓝宝石基板表面加工品质息息相关,蓝宝石(单晶Al2O3 )C面与Ⅲ-Ⅴ和Ⅱ-Ⅵ族沉积薄膜之间的晶格常数失配率小,同时符合GaN 磊晶制程中耐高温的要求,使得蓝宝石晶片成为制作白/蓝/绿光LED的关键材料. 2、蓝宝石晶体的生长方法常用的有两种: 1:柴氏拉晶法(Czochralski method),简称CZ法.先将原料加热至熔点后熔化形成熔汤,再利用一单晶晶种接触到 熔汤表面,在晶种与熔汤的固液界面上因温度差而形成过冷。 于是熔汤开始在晶种表面凝固并生长和晶种相同晶体结构的单

晶。晶种同时以极缓慢的速度往上拉升,并伴随以一定的转速旋转,随着晶种的向上拉升,熔汤逐渐凝固于晶种的液固界面上,进而形成一轴对称的单晶晶锭. 2:凯氏长晶法(Kyropoulos method),简称KY法,大陆称之为泡生法.其原理与柴氏拉晶法(Czochralskimethod)类似,先将原料加热至熔点后熔化形成熔汤,再以单晶之晶种(SeedC rystal,又称籽晶棒)接触到熔汤表面,在晶种与熔汤的固液界面上开始生长和晶种相同晶体结构的单晶,晶种以极缓慢的速度往上拉升,但在晶种往上拉晶一段时间以形成晶颈,待熔汤与晶种界面的凝固速率稳定后,晶种便不再拉升,也没有作旋转,仅以控制冷却速率方式来使单晶从上方逐渐往下凝固,最后凝固成一整个单晶晶碇. 蓝宝石基片的原材料是晶棒,晶棒由蓝宝石晶体加工而成 广大外延片厂家使用的蓝宝石基片分为三种: 1:C-Plane蓝宝石基板 这是广大厂家普遍使用的供GaN生长的蓝宝石基板面.这主要是因为蓝宝石晶体沿C轴生长的工艺成熟、成本相对较低、物

高纯度铁表面的料浆涂覆渗铝

高纯度铁表面的料浆涂覆渗铝 摘要 铁渗铝提出了一个叫料浆涂覆的新方法。用Al+Ti 或Al+Al 2O3 的混合粉料浆涂覆到Fe 试样上,然后等试样干燥后,在真空中加热。与热浸或粉末包埋法渗铝不同,这种技术可以用于有选择性的渗铝样品,而且不需要特殊的设备或金属卤化物。基体上Al 含量包含Al-Ti 反应产生的铝和Al2O3 粉末在热处理过程中熔化的铝。改性层的铝浓度分布,可以通过调整粉末混合比或热处理条件来控制。使用新的配方,从改性层的扩散方程数值与互扩散系数的浓度依赖性来对改性层的性能进行分析。计算出的结果是稳定的,与实验数据恰好吻合。 关键词:粉末加工,铁渗铝,钛,动力学 1 引言 铝具有良好的抗氧化,硫化性能,且在含有氯化物的水溶液中有良好的耐蚀性能[1]。然而,当钢中含铝超过20%时就表现出较差的伸长率和冲击性能[2] 。耐腐蚀钢 通常是采用铝扩散的一种表面处理方式进行渗铝。它除了对腐蚀起保护作用外[3] ,铝还能提高钢的耐磨损和抗疲劳性能。这种效果是由于氮化铝具有很高硬度,而且形成氮化铝造成内应力增加。 最近有报道离子氮化结合渗铝过程,且证明此过程中样品的硬度增加到HV1500左右。这个过程的关键是保持铝有一个适当的浓度,铝浓度过高时会阻碍氮化,使得改建层变得脆弱且容易剥落。为了避免过度渗铝[4],采用磁控溅射法在钢上镀2-3卩 m 厚的衬底薄膜的方法。然而,用这种方法很难对形状复杂的机械零件进行处理,而

且这种方法也是十分昂贵的。 为了解决这些问题,并充分利用铝的潜在好处,作者提出了新的、成本低的铁表面渗铝方法。这种方法是使用Al+Ti 或Al+Al 2O3 混合粉末在真空中对试样进行高温处理。在这份报告中,建议通过现象动力学分析研究渗铝过程的详细机制。 2 实验 选取99.9%的高纯度铁圆盘用作基板或衬底。用#600 级砂纸打磨基板表面,再 用丙酮超声波清洗浴洗涤两次每次0.3ks。制备各种浆料然后涂覆到铁圆盘上。浆料包括:雾化铝粉(<3卩m直径),碎Ti (<38卩m)和乙二醇(含5X 103mm2在1.0102 公斤混合粉末中)泥浆组成。同时准备铝和氧化铝(碾碎的粉末,10-20卩m)用于铝钛的反应形成镀铝层。泥浆搅拌叶轮50转/0.6 ks每秒。待泥浆涂覆到圆盘后,样品用烤箱加热到473K/3.6ks 用于去除乙二醇。最后把圆盘放到石英缸中用红外线加热,在大约1.3X 103Pa的压力下进行渗铝。 在表面渗铝后,通过测量圆盘上镀铝层可以得出一个最佳的料浆组合来获得均匀的镀铝层。计算每个基板渗铝前后的质量,铝的含量遵循表面铝计算的结果。在这种测量时会有不同条件,包括加热速度,保温温度,保温时间。 通过光学显微镜和电子探针微分析(EPMA)和铝浓度ZAF矩阵校正电子探针定量测定来对改性层进行显微观察分析。用X射线(XRD )来确定渗铝过程中相的组成变化。 3 实验结果 3.1 粉末的成分 确定镀铝层的属性是在于确定在铝钛混合比例的基础之上。图 1 (a)是一种高纯度铁与纯铝应用于厚度0.45mg/mm2 (升温速率0.33K/S,在1273K/3.6ks)反应时 的泥浆渗铝圆盘的照片。通过本报告图上表示出处理条件:Al:Ti=10:0-0.45mg/mm 2-0.33K/s-1273K-3.6ks。这种情况下,熔融铝凝聚且非均匀地附着在钢铁表面。这种改性层不适合于目前的使用需求。图 1 (匕)和(c)显示试样用质量比Al : Ti=2:8和4:6 的混合粉末渗铝在相同条件下的试样图。渗铝后,一个薄而多孔的圆盘将很容易得到改变,表面明显得到改性。多孔的圆盘试样用Al :Ti=6: 4 和8: 2 的料浆渗

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