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摘要
以碳化硅、氮化镓和金刚石为代表的宽禁带半导体材料是典型的难加工材料。本研究中，设计2种基于化学机械抛光（CMP）的加工设备，以开发高效高质量加工此类晶体衬底的新技术，并研究讨论使用新设备时的加工机理和难加工衬底的加工特征。加工设备的原型机分别为封闭箱式（closed chamber-type）环境控制CMP设备和等离子体熔融（plasma fusion）CMP设备。在前者中引入光催化反应，并在高压氧气环境下增加紫外辐射，试图提高加工效率。在后者中预期实现常压等离子体化学蒸发加工（P-CVM）和CMP各自优势的协同效应，尤其适合高硬度、极稳定的金刚石衬底。在验证设备加工机理的过程中，随加工过程进行，在极限表面（extreme surface）上形成了如水合物膜或氧化物膜的反应产物。因此，引入紫外辐射的箱式CMP设备在高压氧气环境下效率极高；而对等离子熔融CMP设备，在氧气氛围下，同时开展P-CVM和CMP时可实现对金刚石晶片的高效加工。通过对加工机理进行研究，提出由伪自由基场（pseudo radical filed）/反应产物形成和新表面接触磁流变抛光这两步构成的“循环处理方法”，可实现对难加工材料的高效率加工。
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