Diamond & Related Materials:抛光盘材料对UV催化抛光单晶金刚石的影响研究

金刚石因其优异的物理，化学，光学和热学性能成为***种卓越的材料，具有超高硬度，卓越的化学稳定性，低摩擦系数，高电阻率。单晶金刚石（SCD）在光学，热学和半导体中被广泛使用。例如，拉曼激光光学，高温高压金刚石砧座，高速计算芯片。这些应用中，表面粗糙度和损伤层深度极其关键，对单晶金刚石器件性能有重大影响。因此，开发高效高质量金刚石抛光工艺极其重要。

化学机械抛光（CMP）是在半导体晶圆上获取无损伤，原子***光滑表面的***种高效手段。作为CMP工艺的关键组件之***，抛光盘的选取，对SCD表面的精密加工影响巨大。

 使用·OH（羟基自由基）配合磨粒来机械去除氧化后半导体材料是***种实现超光滑原子***表面的先进方法。UV（紫外线）催化反应在H2O2溶液中可产生·OH从而在半导体晶圆表面产生化学反应。在抛光过程中，单晶金刚石与抛光盘在给定载荷下相对运动。摩擦使得SCD表面微凸体优先被移除从而形成光滑表面。不同材料与金刚石之间的摩擦学研究对理解抛光机理至关重要。

UV催化反应的CMP能在高材料移除率同时获得原子***别表面质量。但是在此环境中如何选择抛光盘材料对SCD抛光尚需进***步研究。半导体晶圆常用的聚氨酯抛光垫对超硬SCD基本无效，目前金刚石抛光盘通常使用Fe基催化，陶瓷盘和玻璃盘。在该研究中，结合摩擦磨损和CMP实验，考察了不同抛光盘材料，如Fe，SiO2和Al2O3在UV催化环境里的摩擦行为和SCD的材料移除效果。这些发现为UV催化辅助化学机械抛光单晶金刚石提供指导。