夏 永 陳國美 倪自豐 王 浩 錢善華 卞 達(dá) 趙永武

(1.江南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 江蘇無錫 214122；2.無錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電技術(shù)學(xué)院 江蘇無錫 214153)

單晶碳化硅(SiC)作為第三代半導(dǎo)體材料，具有帶隙寬、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)低、擊穿電壓高和與外延GaN晶格匹配度高等優(yōu)點(diǎn)[1-3]，被廣泛應(yīng)用于高頻、大功率、高溫電子設(shè)備等領(lǐng)域[4]。由于碳化硅的表面質(zhì)量影響外延層的質(zhì)量和器件性能，因此獲得原子級(jí)光滑和無損傷的SiC襯底表面顯得尤為關(guān)鍵。但SiC高硬度和顯著的化學(xué)惰性給實(shí)現(xiàn)原子級(jí)光滑、無損傷的表面帶來了很大困難[5-6]。

目前已有多種方法應(yīng)用于SiC襯底加工，如化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)[7]、電化學(xué)機(jī)械拋光(ECMP)[8]、磁流變拋光[9]、摩擦化學(xué)拋光(TCP)[10]和等離子體輔助拋光(PAP)[11]等。其中化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)是獲得全局平坦化最有效的一種方法，能夠獲得超光滑無損傷表面[12]。陳潤、LU等[13-14]研究了芬頓試劑對(duì)羥基自由基(·OH)的生成規(guī)律及其對(duì)SiC晶片CMP的影響，獲得表面粗糙度Ra為0.187 nm的光滑表面。葉子凡等[15]將紫外LED系統(tǒng)加入4H-SiC的CMP體系中，顯著提高了4H-SiC的MRR(352.8 nm/h)，并得到原子級(jí)光滑表面，其表面粗糙度Ra為0.058 6 nm。YUAN等[16]利用紫外光照射納米TiO2顆粒產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的羥基自由基，提出光催化輔助化學(xué)機(jī)械拋光(PCMP)的方法用于原子級(jí)去除碳化硅，其表面粗糙度Ra為0.35 nm，MRR高達(dá)0.95 μm/h。高級(jí)氧化技術(shù)(AOP)在氧化過程中產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的·OH，由于其在降解有機(jī)污染物方面的高效率而引起研究人員的關(guān)注[17]。RUPPERT等[18]首次將紫外光引入Fenton體系，研究了一種新型的有機(jī)污染物光化學(xué)降解方法，即光助芬頓反應(yīng)并稱為photo-Fenton。目前，研究者們主要將光助芬頓反應(yīng)應(yīng)用在環(huán)境污染治理領(lǐng)域。

本文作者采用光助芬頓反應(yīng)體系對(duì)6H-SiC晶片進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光，研究紫外光功率、拋光液pH值、H2O2濃度和Fe2+濃度對(duì)6H-SiC晶片拋光效果的影響和最佳拋光條件，利用Zeta電位和粒徑分布分析拋光液中磨粒間的作用力及磨粒的分散穩(wěn)定性對(duì)拋光效果的影響，最后通過紫外-可見光譜分析紫外光的作用機(jī)制。

1 實(shí)驗(yàn)與方法

1.1 拋光實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)對(duì)象為直徑5.08 cm、厚度330 μm的N型6H-SiC晶片Si面(0001面)，實(shí)驗(yàn)拋光設(shè)備為UNIPOL-1200S拋光機(jī)(沈陽科晶自動(dòng)化設(shè)備有限公司生產(chǎn))，選用紫外光燈波長(zhǎng)為254 nm。使用聚氨酯拋光墊，拋光實(shí)驗(yàn)壓力為38.71 kPa，拋光頭/拋光盤轉(zhuǎn)速設(shè)置為80/90 r/min，拋光液流量為60 mL/min，拋光時(shí)間20 min，拋光實(shí)驗(yàn)均在室溫下進(jìn)行，每組拋光實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，取平均值。拋光液由納米SiO2拋光液(平均粒徑100 nm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%，宣城晶銳新材料有限公司生產(chǎn))、氧化劑H2O2(質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%，上海國藥試劑生產(chǎn))、pH調(diào)節(jié)劑硝酸(HNO3，上海國藥試劑生產(chǎn))和氫氧化鉀(KOH，上海國藥試劑生產(chǎn))、去離子水(自制)等配制，并用磁力攪拌器使拋光液攪拌均勻，各組分均勻分散。

1.2 檢測(cè)方法

使用精密電子天平(Mettler Toledo XS205，精度0.01 mg)稱量6H-SiC晶片拋光前后的質(zhì)量，采用失重法計(jì)算其材料去除率(MRR)。通過原子力顯微鏡(AFM，美國Rtec公司)觀察晶片表面三維形貌及測(cè)量表面粗糙度Ra來評(píng)判SiC晶片的表面質(zhì)量。采用納米粒度電位儀(Malvern Zetasizer，英國)測(cè)量拋光液中SiO2磨粒的Zeta電位和粒徑分布。

由于無法直接檢測(cè)拋光液中產(chǎn)生的羥基自由基(·OH)的濃度，故采用可見分光光度法間接測(cè)量·OH的濃度，使用0.04%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的2-羥基苯甲酸與·OH反應(yīng)產(chǎn)生紫色的2,3-二羥基苯甲酸自由基和2,5-二羥基苯甲酸自由基(其反應(yīng)方程式如圖1所示)[19]。反應(yīng)中間產(chǎn)物在波長(zhǎng)510 nm處有最大吸收峰，在該波長(zhǎng)處使用UV-1800(日本島津公司)紫外可見分光光度計(jì)檢測(cè)反應(yīng)產(chǎn)物的吸收峰強(qiáng)度(ABS)，以此來計(jì)算·OH的濃度。

2 結(jié)果與討論

2.1 紫外光對(duì)拋光性能的影響

2·OH → H2O2

H2O2+ hv→ 2 ·OH

(1)

Fe2++ H2O2→ Fe3++ OH-+ ·OH

關(guān)于能源轉(zhuǎn)型分析的評(píng)述:(一)轉(zhuǎn)型要素及研究范式//舒印彪,薛禹勝,蔡斌,韓建國,凌文,陳新宇,M.B.MCELROY//(9):1

(2)

Fe3++ H2O2→ Fe2++ HO2· + H+

(3)

Fe3++ H2O → Fe(OH)2++ H+

(4)

Fe(OH)2++hv→ Fe2++ ·OH

在玉米的土壤管理中，要加強(qiáng)對(duì)玉米的施肥管理?？梢圆捎靡恍┏Ｒ姷姆柿虾褪┓史绞剑M量多采用生物肥料以及動(dòng)物糞便，減少化學(xué)肥料的使用。在夏季玉米免耕播種中抓住播種時(shí)機(jī)，在保障播種質(zhì)量的同時(shí)提前播種，更加有利于玉米的生長(zhǎng)。

(5)

圖2示出了紫外光燈功率分別為8、16、32 W時(shí)對(duì)6H-SiC的材料去除率(MRR)的影響。實(shí)驗(yàn)其他條件為：室溫，pH=3，H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%，SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%，F(xiàn)e2+濃度為0.4 mmol/L。

情況 6 設(shè)d(v)=8,則f3(v)≤?」=4,且ch(v)=8-4=4。由權(quán)轉(zhuǎn)移規(guī)則知8-點(diǎn)轉(zhuǎn)給3-點(diǎn),3-面權(quán)值,當(dāng)8-點(diǎn)作為三角形的外鄰點(diǎn)時(shí)也轉(zhuǎn)給三角形權(quán)值。

(6)

SiC + 4·OH + O2→ SiO2+ 2 H2O + CO2↑

2.1.4 對(duì)照組 選取同期于我院進(jìn)行體檢的健康受試者作為對(duì)照組。納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡≥18歲；②無腫瘤標(biāo)志物和鐵蛋白增高等肺癌相關(guān)高危因素[17]；③常規(guī)體檢及肝腎功能無異常。排除標(biāo)準(zhǔn)：①依從性差，不愿意加入本研究者；②研究者認(rèn)為不適宜的其他情況。該組共納入受試者90例。

(7)

Fe3++ 3 OH-→ Fe(OH)3↓

如蘇教版語文八年級(jí)（上）第三單元主題是“至愛親情”，本單元以家庭、親情為主題，選文兼顧古今中外各種文學(xué)題材。其中包含了融注在《背影》中深沉的父愛；蘊(yùn)含在《甜甜的泥土》中令人辛酸的母愛；彌散著“濃濃的愛心，淡淡的哀怨”的《父母的心》，主題與學(xué)生生活比較貼近。本單元要求教師引導(dǎo)學(xué)生感受作品中的人物和事件，使其產(chǎn)生對(duì)家庭生活的回憶及共鳴，在此基礎(chǔ)上體會(huì)父母與兒女的至愛親情。五篇課文不僅在內(nèi)容上都圍繞親情來寫，而且寫法上都有文字樸素、感情真摯及重細(xì)節(jié)描寫的特點(diǎn)。

(8)

光助芬頓反應(yīng)CMP體系中的化學(xué)作用機(jī)制[20-21]為

(9)

·OH + H2O2→ H2O + ·OOH

通過調(diào)查，我們發(fā)現(xiàn)部分國企對(duì)于資金的使用效率不高。對(duì)于閑置資金，企業(yè)往往沒有投資理財(cái)意識(shí)，通常將其存入銀行（有些甚至是活期存款），這使企業(yè)資本獲得的收益很低，資金使用效率過低。此外，由于種種原因，很多國企存有多頭開戶的現(xiàn)象，這樣會(huì)導(dǎo)致企業(yè)資金分散，也會(huì)進(jìn)一步降低資金的使用效率。

(10)

2 H2O2→ 2 H2O + O2↑

(11)

Fe3++ H2O +hv→ Fe2++ H++ ·OH

2.4 Fe2+濃度對(duì)MRR的影響

圖2 紫外光功率對(duì)6H-SiC晶片MRR的影響Fig 2 MRR of 6H-SiC wafer with different powers of UV-light

圖3 采用芬頓反應(yīng)體系和光助芬頓反應(yīng)體系 的6H-SiC晶片的AFM表面形貌Fig 3 Surface morphology of 6H-SiC wafer with Fenton reaction system(a) and photo-Fenton reaction system(b)

2.2 pH值對(duì)MRR的影響

實(shí)驗(yàn)前使用稀HNO3調(diào)節(jié)拋光液pH值分別為2、3、4、5。圖4所示為pH值對(duì)6H-SiC的MRR的影響，實(shí)驗(yàn)其他條件為：室溫，紫外光功率32 W，H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%，SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)4% ，F(xiàn)e2+濃度0.4 mmol/L。

大概是十一月的一天，當(dāng)我拖著疲憊的身子回到家時(shí)，看到社區(qū)停了一輛警車，兩個(gè)警察問，你就是李六如？我說，我是李六如。那請(qǐng)你跟我們走一趟。我說我沒犯事呀，一直是老老實(shí)實(shí)的守法公民。警察說，請(qǐng)你配合我們的工作。我說，我當(dāng)然配合，不過，我得先把這些放下，我指了指那個(gè)冒著怪味的蛇皮袋。警察說，那你快點(diǎn)。我被警車帶走時(shí)，社區(qū)里放了一掛鞭炮，比過年還要高興。人們幸災(zāi)樂禍的樣子好像在說，李六如，你也有今天，以為賣了老少爺們就能過上好日子了。

中國解剖學(xué)會(huì)第十四屆組織學(xué)與胚胎學(xué)青年學(xué)術(shù)研討會(huì)、第十一屆組織學(xué)與胚胎學(xué)教學(xué)與科研技術(shù)討論會(huì)暨第三屆“易創(chuàng)杯”組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)標(biāo)本制作大賽于2015年7月25至27日在山東省濰坊市召開。

從圖4可以看出，UV+Fenton體系適宜的pH范圍在2～4之間，當(dāng)pH在2～4范圍內(nèi)，隨pH值的增大，6H-SiC的MRR先增大后減小，當(dāng)pH=3時(shí)，6H-SiC的MRR達(dá)到最高78 nm/h。當(dāng)pH<3時(shí)，拋光液中H+濃度過高，抑制Fe3+還原為Fe2+的速度，阻礙催化反應(yīng)的順利進(jìn)行(見反應(yīng)式(3))。當(dāng)拋光液pH>3時(shí)，拋光液中OH-濃度增大，一方面抑制Fe2+氧化為Fe3+的速度(見反應(yīng)式(2))，導(dǎo)致·OH產(chǎn)生量減少；另一方面由于Fe2+被氧化為Fe3+，隨著OH-濃度增大，F(xiàn)e3+與OH-反應(yīng)生成Fe(OH)3沉淀物(見反應(yīng)式(8))，減緩了芬頓反應(yīng)的速率，·OH濃度降低，6H-SiC晶片表面氧化速率降低，導(dǎo)致6H-SiC的MRR降低。因此選擇最佳pH值在3.0左右。

圖4 pH值對(duì)6H-SiC晶片MRR的影響Fig 4 MRR of 6H-SiC wafer with different pH values

2.3 H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)MRR的影響

Fe2+作為Fenton反應(yīng)的催化劑，通過催化H2O2分解產(chǎn)生·OH氧化SiC晶片而達(dá)到材料的去除，因此研究催化劑Fe2+濃度對(duì)SiC的MRR的影響很有必要。通過配制Fe2+濃度分別為0.2、0.4、0.8 mmol/L的拋光液，考察Fe2+濃度對(duì)SiC的MRR的影響(如圖6所示)。實(shí)驗(yàn)其他條件為：室溫，紫外光功率32 W，pH=3，H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%，SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%。

如圖5所示，當(dāng)H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于4%時(shí)，SiC的MRR隨H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高而增大；但當(dāng)H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于4%時(shí)，SiC的MRR呈下降趨勢(shì)。這是因?yàn)樵谝欢ǚ秶鷥?nèi)隨著H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高，提高了Fe2+和Fe3+之間的轉(zhuǎn)換速率(見反應(yīng)式(2)、(3))，促進(jìn)·OH的生成，因此提高了SiC的MRR。但當(dāng)H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)過高時(shí)，反應(yīng)體系產(chǎn)生的過多的·OH來不及與SiC發(fā)生氧化作用就互相結(jié)合生成了H2O2(見反應(yīng)式(9))，即發(fā)生了·OH的自清除作用，減少了有效的·OH量，同時(shí)過量的H2O2也會(huì)捕捉·OH發(fā)生反應(yīng)生成H2O和其他產(chǎn)物(見反應(yīng)式(10))，進(jìn)一步減少有效的·OH量。因此在拋光實(shí)驗(yàn)過程中H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)不宜過高，文中實(shí)驗(yàn)最佳H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%。

圖5 H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)6H-SiC晶片MRR的影響Fig 5 MRR of 6H-SiC wafer with different H2O2 mass fraction

從圖2可以看出，隨紫外光功率增大，SiC晶片的MRR逐漸增大。這是因?yàn)樵黾幼贤夤夤β剩鈴?qiáng)增大，系統(tǒng)中光能隨之增加，一方面加快紫外光光解H2O2產(chǎn)生·OH的速率(見反應(yīng)式(1))；另一方面加快Fe3+還原為Fe2+的速度，產(chǎn)生更多的·OH(見反應(yīng)式(4)—(6))， 同時(shí)提高Fenton反應(yīng)中Fe2+和Fe3+之間的轉(zhuǎn)換速率(見反應(yīng)式(2)、(3))，促進(jìn)Fenton反應(yīng)的進(jìn)行，提高·OH的產(chǎn)生速率，最終提高了SiC表面的化學(xué)反應(yīng)速率，6H-SiC表面生成更多軟質(zhì)SiO2氧化層(見反應(yīng)式(7))，經(jīng)磨粒機(jī)械磨削作用去除，MRR逐漸增大。當(dāng)紫外光功率為32 W時(shí)MRR達(dá)到最大值78 nm/h，并且如圖3(b)所示，此時(shí)表面粗糙度Ra為0.164 nm；而在未施加紫外光的芬頓反應(yīng)體系中，MRR為37 nm/h，表面粗糙度Ra為0.245 nm(見圖3(a))，這表明紫外光的引入提高了SiC晶片的MRR，并改善其表面質(zhì)量，其中采用32 W功率效果最好。

H2O2是UV+Fenton體系中·OH的來源，因此H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)影響化學(xué)反應(yīng)的速率和·OH的生成量，進(jìn)而影響6H-SiC晶片化學(xué)機(jī)械拋光的MRR。為研究H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)MRR的影響，通過配制H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為2%、4%、8%的拋光液來考察其影響。實(shí)驗(yàn)其他條件為：室溫，紫外光功率32 W，pH=3，SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%，F(xiàn)e2+濃度0.4 mmol/L。

從圖6可以看出，當(dāng)Fe2+濃度在0.2～0.4 mmol/L時(shí)，SiC的MRR隨Fe2+濃度的升高而增大，在此范圍內(nèi)增加Fe2+濃度會(huì)提高Fenton反應(yīng)的速率，促進(jìn)H2O2分解產(chǎn)生更多的·OH，從而提高SiC的MRR。但隨著Fe2+濃度增加到0.8 mmol/L時(shí)，MRR大幅下降。此時(shí)化學(xué)反應(yīng)比較劇烈，溶液中有大量的液泡冒出(見反應(yīng)式(11))，同時(shí)溶液變黃褐色，有絮狀物生成。這被理解為過高濃度的Fe2+會(huì)加速H2O2的分解，使H2O2被過快消耗導(dǎo)致Fenton反應(yīng)產(chǎn)生·OH的速率降低。同時(shí)由于H2O2被過快消耗導(dǎo)致Fe3+還原為Fe2+的速率急劇下降(見反應(yīng)式(3))，即造成大量Fe3+積累，最終Fe3+水解生成鐵離子化合物，導(dǎo)致Fenton反應(yīng)不能順利進(jìn)行。因此Fe2+濃度對(duì)MRR有至關(guān)重要的影響，F(xiàn)e2+濃度不宜過高，文中實(shí)驗(yàn)最佳Fe2+濃度為0.4 mmol/L。

圖6 Fe2+濃度對(duì)6H-SiC晶片MRR的影響Fig 6 MRR of 6H-SiC wafer with different Fe2+ concentrations

2.5 粒徑分析

磨粒的分散穩(wěn)定性受溶液的pH值和添加劑等因素影響，是影響MRR的主要因素之一。因此對(duì)不同pH值下拋光液中SiO2磨粒的分散性進(jìn)行研究。圖7所示為不同pH值時(shí)拋光液的SiO2磨粒粒徑分布，可看出，隨著pH值的增大，SiO2平均粒徑逐漸減小，發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象的磨料顆粒減少，拋光液的分散穩(wěn)定性逐步提高。當(dāng)pH值為4和5時(shí)，拋光液中產(chǎn)生Fe(OH)3沉淀。由于在使用納米粒度電位儀測(cè)粒徑分布時(shí)，為了保證透光性取上層澄清溶液，因此Fe(OH)3沉淀對(duì)磨粒粒徑分布的影響未能檢測(cè)出，F(xiàn)e(OH)3沉淀物會(huì)吸附在磨粒表面，增加磨粒的粒徑、降低拋光液的分散穩(wěn)定性從而影響MRR。因此pH值影響拋光液磨粒的粒徑及分散穩(wěn)定性，從而影響6H-SiC晶片的MRR。

圖7 不同pH值下的SiO2磨粒粒徑分布 Fig7 Particle size distribution of SiO2 abrasive grains at different pH values

2.6 Zeta電位分析

為進(jìn)一步探究拋光液中磨粒與磨粒之間的作用力及其對(duì)磨粒分散穩(wěn)定性的影響，研究不同pH值的拋光液中SiO2磨粒的Zeta電位，結(jié)果如圖8所示。

圖8 不同pH值下的Zeta電位Fig 8 Zeta potentials at different pH values

從圖8可看出，隨著pH值的增加，磨粒的Zeta電勢(shì)下降(絕對(duì)值增大)，等電位點(diǎn)pH值約為2，當(dāng)pH值為2時(shí)，磨粒的Zeta電勢(shì)絕對(duì)值最小，此時(shí)SiO2磨粒最容易發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，與粒徑分布情況相符。當(dāng)pH值在3～5時(shí)，SiO2磨粒表面帶負(fù)電荷，Zeta電勢(shì)絕對(duì)值逐漸增大，磨粒與磨粒之間的靜電排斥力逐漸增大，磨粒的分散穩(wěn)定性逐漸提高。當(dāng)pH值為4和5時(shí)，溶液中產(chǎn)生的Fe(OH)3沉淀物會(huì)降低磨粒的分散穩(wěn)定性，故此時(shí)Zeta電位未能真實(shí)反映磨粒的分散穩(wěn)定性。因此在不同pH值條件下，磨粒表面Zeta電勢(shì)不同，磨粒間的靜電排斥力不同進(jìn)而影響磨粒的分散穩(wěn)定性，從而影響6H-SiC晶片的拋光效果。

(4)駕駛培訓(xùn)：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及汽車的普及，駕駛逐漸成為職場(chǎng)的重要工作技能之一，工作單位往往對(duì)這一方面有硬性要求，因此大學(xué)生往往會(huì)選擇在大學(xué)期間就拿到駕駛證。

2.7 紫外光的作用機(jī)制分析

為證明光助芬頓反應(yīng)體系中紫外光對(duì)提高6H-SiC晶片拋光效果的影響，圖9顯示了使用二羥基苯甲酸作為指示劑，采用芬頓反應(yīng)體系和光助芬頓反應(yīng)體系對(duì)6H-SiC晶片Si面CMP 10 min后拋光液的紫外-可見光譜測(cè)量。二羥基苯甲酸自由基中間產(chǎn)物的吸收波長(zhǎng)在510 nm左右?？梢?，當(dāng)使用未施加紫外光的芬頓反應(yīng)體系對(duì)6H-SiC晶片Si面CMP時(shí)，拋光液中二羥基苯甲酸中間產(chǎn)物的特征峰吸光度低于0.15，說明羥基自由基產(chǎn)生量較少，Si面比較難氧化，導(dǎo)致Si面的MRR較低。然而當(dāng)使用紫外光輔助的芬頓反應(yīng)體系對(duì)SiC晶片Si面CMP時(shí)，二羥基苯甲酸中間產(chǎn)物的特征峰吸光度達(dá)0.3左右，明顯比前者高，說明拋光液中產(chǎn)生的·OH數(shù)量比較多。由此可知，紫外光能夠增加反應(yīng)體系產(chǎn)生·OH的數(shù)量，從而提高6H-SiC晶片的拋光效果。

六是成功組織了北京市第八屆商業(yè)服務(wù)業(yè)技能大賽（中式烹調(diào)師）比賽。來自全聚德、便宜坊、東來順、華天等近60家餐飲企業(yè)的551名選手參加了比拼，通過初賽、復(fù)賽、決賽層層選拔，最終產(chǎn)生金牌獎(jiǎng)9名、銀牌獎(jiǎng)14名、銅牌獎(jiǎng)23名、優(yōu)秀組織獎(jiǎng)11家企業(yè)。

紫外光在光助芬頓反應(yīng)CMP體系中的作用機(jī)制為：在CMP過程中，一方面紫外光直接光解H2O2產(chǎn)生·OH；另一方面紫外光加快Fe3+還原為Fe2+的速度，產(chǎn)生更多的·OH，同時(shí)提高Fenton反應(yīng)中Fe2+和Fe3+之間的轉(zhuǎn)換速率，促進(jìn)Fenton反應(yīng)的進(jìn)行，提高·OH的產(chǎn)生速率?？傊胱贤夤庠黾恿朔磻?yīng)系統(tǒng)中·OH的產(chǎn)生量，·OH具有極強(qiáng)的氧化性能夠加快SiC晶片表面的氧化腐蝕，使6H-SiC晶片表面生成更多的軟質(zhì)SiO2氧化層，經(jīng)磨粒機(jī)械磨削作用去除，因此紫外光能夠提高6H-SiC晶片的MRR，并改善其表面質(zhì)量。

圖9 采用芬頓反應(yīng)體系和光助芬頓反應(yīng)體系對(duì)SiC 晶片處理10 min時(shí)的紫外-可見光譜Fig 9 UV/vis spectroscopy of SiC wafer after treating for 10 min by Fenton reaction system and photo-Fenton reaction system

3 結(jié)論

(1)引入紫外光提高了6H-SiC的MRR，增大紫外光功率，MRR也隨之增加；隨pH值、H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)和Fe2+濃度的升高，SiC晶片的MRR先增大后減小，過高的pH值和Fe2+濃度會(huì)使反應(yīng)溶液生成沉淀物或鐵離子化合物，阻礙芬頓反應(yīng)的順利進(jìn)行，而過高的H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)造成羥基自由基的自清除作用和H2O2捕獲反應(yīng)生成的·OH，減少有效的·OH量，導(dǎo)致6H-SiC晶片的MRR降低。

(2)通過Zeta電位和粒徑分析表明，pH值影響磨粒間的靜電排斥力及磨粒的分散穩(wěn)定性，從而影響6H-SiC晶片的MRR。

(3)通過紫外-可見光譜分析可知，與采用芬頓反應(yīng)體系的拋光液相比，采用光助芬頓反應(yīng)體系的拋光液中二羥基苯甲酸中間產(chǎn)物的特征峰吸光度明顯較高，說明拋光液中產(chǎn)生的·OH數(shù)量較多，因此引入紫外光能夠增加反應(yīng)體系中產(chǎn)生·OH的數(shù)量，從而促進(jìn)6H-SiC晶片的表面氧化，提高6H-SiC晶片的MRR，并改善其表面質(zhì)量。