高效制备大尺寸AlN单晶衬底的ICP-CMP协同工艺优化研究

本文推荐：研究团队创新性地采用电感耦合等离子体(ICP)与化学机械抛光(CMP)协同工艺，通过优化ICP蚀刻参数（600W功率/150W射频/Ar-BCl3混合气体），实现大尺寸氮化铝(AlN)衬底损伤层高效去除（效率提升75%），并揭示Cl自由基断裂Al-N键形成挥发性AlClx的机理，为高功率电子器件(HPE)、深紫外光源(DUV)等应用提供关键技术突破。

　　

Highlight

本研究成功开发了ICP蚀刻辅助CMP新技术，通过精准调控工艺参数（10mTorr压力、600W ICP功率、150W射频功率及30sccm Ar/40sccm BCl₃混合气体），在物理溅射与化学反应间建立动态平衡，实现氮化铝(AlN)表面近各向同性蚀刻。

关键发现

• 等离子体蚀刻中Ar⁺轰击导致Al-N键断裂，BCl₃分解产生的Cl自由基与Al反应生成挥发性AlCl_x，有效清除表面缺陷

• 同步形成低氧化铝含量的非晶态氢氧化铝层，为后续CMP快速原子级平整奠定基础

• ICP预处理30分钟可使CMP时间从传统4小时缩短至1小时，效率提升75%

Conclusion

该技术突破为AlN在深紫外光电器件(DUV)、射频(RF)器件等领域的产业化应用提供了高效加工方案，通过多参数协同优化显著提升大尺寸单晶衬底制备效率。