日本研發(fā)電化學機械拋光(ECMP)技術

在當今追求高性能電子器件的時代背景下，碳化硅材料憑借其卓越的物理與電學特性，成為了電力電子器件制造領域的璀璨明星。然而，碳化硅襯底的拋光工藝卻長期受制于高昂的成本與環(huán)保挑戰(zhàn)，這成為了阻礙其廣泛應用的重大障礙。

傳統(tǒng)的化學機械拋光（CMP）方法，雖行之有效，卻依賴大量拋光液，不僅推高了生產(chǎn)成本，也對環(huán)境構成了不小的壓力。

為破解這一難題，日本立命館大學的研究團隊創(chuàng)新性地研發(fā)了電化學機械拋光（ECMP）技術，該技術憑借其三大顯著優(yōu)勢，為碳化硅襯底的拋光工藝帶來了革命性的變革：

1.綠色環(huán)保：ECMP技術摒棄了有害的液體化學物質，大幅降低了對環(huán)境的負面影響，展現(xiàn)了高度的環(huán)保特性。

2.高效去除：該技術實現(xiàn)了高達15微米/小時的材料去除率（MRR），是傳統(tǒng)CMP技術的十倍之多，顯著提升了拋光效率。

3.卓越表面質量：經(jīng)過ECMP處理的碳化硅襯底，表面光滑如鏡，粗糙度可降至亞納米級別，為電子器件的制造提供了理想的基底。

ECMP技術的核心在于其獨特的工藝原理：在拋光過程中，碳化硅襯底作為陽極，與拋光板（陰極）之間夾有SPE/CeO2復合材料襯墊。當施加偏置電壓時，碳化硅表面與SPE發(fā)生電解反應，生成一層易于剝離的氧化膜，隨后這層氧化膜被襯墊中的CeO2顆粒有效去除。

研究團隊通過一系列精心設計的實驗，深入探究了電解電流密度、拋光壓力與旋轉速率等參數(shù)對材料去除率及表面質量的影響。實驗結果顯示，ECMP技術在高機械條件下能夠充分發(fā)揮其優(yōu)勢，實現(xiàn)高效且均勻的拋光效果，同時保持極低的表面粗糙度。

具體而言，在最優(yōu)的電解與機械條件下，ECMP技術能夠在短時間內將碳化硅襯底的表面粗糙度從數(shù)十納米降低至亞納米級別，展現(xiàn)出驚人的拋光能力。此外，該技術還表現(xiàn)出良好的均勻性，能夠在整個晶片上實現(xiàn)一致的高質量拋光效果。

綜上所述，ECMP技術的成功研發(fā)為碳化硅襯底的綠色、高效、高質量拋光提供了強有力的技術支持。這一創(chuàng)新成果不僅有望降低生產(chǎn)成本、提升生產(chǎn)效率，還將推動碳化硅材料在更廣泛的電子器件制造領域得到應用與發(fā)展。