【摘 要】
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经过半个多世纪的发展,基于硅材料的功率半导体器件的潜在性能已经接近其物理极限。碳化硅（SiC）功率器件凭借其高耐压、低损耗、高击穿电压以及高效率等优点成为了最有希望超越硅材料的功率器件。SiC晶圆的抛光工艺作为SiC功率半导体器件以及芯片研发过程中不可或缺的流程,已经成为了诸多该领域科研人员的重点研究方向。SiC晶圆的抛光过程中液体被挤压后的层状结构,SiC摩擦界面的受力变化以及其表面的材料去除效
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经过半个多世纪的发展,基于硅材料的功率半导体器件的潜在性能已经接近其物理极限。碳化硅（SiC）功率器件凭借其高耐压、低损耗、高击穿电压以及高效率等优点成为了最有希望超越硅材料的功率器件。SiC晶圆的抛光工艺作为SiC功率半导体器件以及芯片研发过程中不可或缺的流程,已经成为了诸多该领域科研人员的重点研究方向。SiC晶圆的抛光过程中液体被挤压后的层状结构,SiC摩擦界面的受力变化以及其表面的材料去除效果均是影响SiC晶圆抛光效率及表面质量的重要因素。本论文中采用分子动力学模拟方法,利用Materials Studio实现模型的建立,并通过Lammps程序运算以及OVITO可视化分析探究了在抛光SiC的过程中,不同晶格晶面以及不同的表面形貌对于液体结构变化的影响,解释了SiC挤压和剪切过程中的受力变化与液体结构之间的对应关系,比较了剪切运动和温度变化等因素对于水层结构转变的作用,并分析了不同的外加载荷与滑动速度条件下的不同结构的SiC材料去除过程,最后基于AFM实现了SiC表面的摩擦及材料去除试验。研究结果表明:SiC表面的液体在受到挤压时会出现分层结构,剪切运动和温度升高能够加快液体层状结构的转变;表面微结构的存在使得液体结构产生了差异;不同结构SiC表面在金刚石颗粒磨损后的表面质量和缺陷存在差异,这是受到SiC原子排列结构的影响;SiC的摩擦及刻划试验中液体的存在对硅面和碳面的影响不同,探针在SiC表面实现了材料去除。
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