【衬底论文】Cz 生长 (010) β-Ga₂O₃ 衬底的化学机械抛光改进和次表面损伤消除

        近期，由美国宾夕法尼亚州立大学的研究团队在学术期刊 Materials Science in Semiconductor Processing 发布了一篇名为 Chemical-mechanical polishing improvements and subsurface damage elimination for Cz grown (010) β-Ga₂O₃ substrates（Cz 生长 (010) β-Ga₂O₃ 衬底的化学机械抛光改进和次表面损伤消除）的文章。

摘要

        研究团队开发了一种“优化低 pH 化学机械抛光（CMP）工艺”，用于制造符合外延生长要求的 50 mm (010) β-Ga₂O₃ 衬底，该衬底来自 Czochralski（Cz）生长的晶锭。通过“外延前表面评估”方法、高分辨 X 射线衍射（HRXRD）和显微分析，发现此前报道的 (010) β-Ga₂O₃ 衬底 CMP 工艺会引入显著的次表面损伤（SSD）。研究人员通过精心选择抛光垫、抛光液和抛光压力，以平衡 CMP 过程中的化学和机械作用，从而有效消除 SSD。特别是，在孔隙性抛光垫上使用 pH 降至 ~4 的胶体二氧化硅抛光液，可以在高达 3.0 psi（20.68 kPa）的压力下维持稳定的 CMP 过程。这种改进不仅能提高材料去除速率（MRR），减少加工时间，还能改善大面积衬底的平整度和均匀性。该 CMP 工艺已成功应用于完整的 50 mm Fe 掺杂 (010) β-Ga₂O₃ 衬底，优化后的工艺提高了 MRR，同时使表面平均粗糙度（Sa/Sq）和 X 射线摇摆曲线（XRRC）(020) 峰半高宽（FWHM）降低了 1.5–2 倍。此外，研究观察到 SSD 几乎完全消除，并获得了迄今为止 β-Ga₂O₃ 外延级衬底的最低平均表面粗糙度（Sq ~0.1 nm）。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.mssp.2025.109341