[发明专利]具有含金刚石颗粒的反应烧结碳化硅的陶瓷衬底

说明书

本公开涉及一种复合材料，该复合材料可以包括第一反应烧结碳化硅(第一RB‑SiC)材料的衬底以及结合至该衬底的表面的反应烧结含金刚石碳化硅(RB‑DSiC)层。在一些方面，RB‑DSiC层包括与第二反应烧结碳化硅(第二RB‑SiC)材料结合的金刚石颗粒。金刚石颗粒可以均匀地分布在整个第二RB‑SiC中或仅分布在第二RB‑SiC的表面处。金刚石颗粒可以呈有序图案或无序图案。例如，CMP修整盘可以包括根据实施方式中的一个实施方式的复合材料。

相关申请的交叉引用

不适用。

技术领域

本文中所讨论的实施方式涉及支撑具有金刚石颗粒的反应烧结碳化硅层的陶瓷衬底。

背景技术

除非本文另外指出，否则本文中所描述的材料不是相对于本申请的权利要求的现有技术，而且不因包含在本部分而被承认是现有技术。

现代电子设备依赖于在单晶硅(Si)衬底中制造的微型芯片。首先，生长单晶硅的晶锭。然后，该晶锭被用金刚石线锯切成薄的硅晶片(例如，现在，300mm直径；不久的将来，450mm直径)。在此阶段，该硅晶片是厚且粗糙的。接下来的处理步骤涉及将这些晶片抛光至具有非常高的平坦度(例如，边缘水平整体平坦度)和光洁度、以及小的厚度(例如，＜1mm)。硅晶片用于通过利用例如光刻、金属沉积、蚀刻、扩散、离子注入等的工艺来使微米和纳米尺寸的电路沉积来构建微型芯片。化学机械抛光(CMP)的示例性应用是将未加工的硅晶片抛光至具有极高的光洁度和平坦度。

在CMP工艺中，使用机械摩擦和化学反应这两者来进行材料去除。这是使用具有不同磨料/反应性化合物(例如，氧化铝，二氧化铈等)的浆料在抛光垫(例如，由多孔闭孔聚氨酯制成)上进行的。一次可以抛光多于一个的硅晶片；因此，抛光垫的直径可以大于1米。抛光垫安装在刚性衬底上，该刚性衬底关于垂直于衬底的轴线旋转。研磨介质可以以浆料的形式被提供给旋转的抛光垫。硅晶片安装在保持器或“卡盘”上，该保持器或卡盘同样关于与轴线平行的轴线旋转。

随着抛光的继续，抛光垫中的孔或孔隙被来自晶片的磨料和碎屑填满，并且抛光垫形成釉并失去效力。但是，抛光垫仍然具有使用寿命，因为其仅需被不时地重新修整，以打开聚氨酯垫中的闭孔，改善浆料向晶片的传输，并在整个垫的使用寿命中提供一致的抛光表面来实现良好的晶片抛光性能。为了重新修整CMP垫，使用了称为CMP垫修整器的盘，该盘在表面上有突起的金刚石，该表面具有凹入的金属或有机基体以保持突起的金刚石。在这些盘中，通常，使用单层的粗金刚石(例如125微米直径)，并且精细地控制金刚石间距(例如0.5至1mm)和突起。这些含金刚石的修整盘被制造成具有非常高的平坦度。提供良好性能的关键因素包括：金刚石的充分突起(例如，良好的切割能力)、与基体的牢固结合(例如，防止金刚石的损失)、避免切割能力的损失以及防止损害修整的碎屑的形成。

为了节省时间并由此提高效率，经常在晶片抛光/平坦化的同时执行CMP垫修整。然而，这种同时处理的风险是金刚石颗粒从修整盘中的基体中剥落或弹出的风险。松散的金刚石材料会凿碎和破坏正在抛光的硅晶片。

至少那些特征在于结合至金属的金刚石颗粒的CMP垫修整盘已经在过去经历了例如金刚石颗粒损失(例如，分离)的问题。不希望受限于任何特定的理论或解释，金刚石颗粒的损失可能仅由机械结合(例如，相对于化学结合)、金属的化学腐蚀或可能由于因加工期间的热膨胀错配和温度偏移产生的机械应力造成。因此，理想的是提供一种相比于现有设计较不易受金刚石颗粒损失的影响的垫修整盘。

本文中所要求保护的主题不限于解决任何缺点的或仅在例如上述环境的环境中操作的实现方式。而是，该背景技术仅被提供来说明可实践本文中所描述的某些实现方式的一个示例技术领域。

发明内容

提供本发明内容来以简化形式介绍一些理念，这些理念将在下面的实施方式中进行进一步描述。本发明内容不意在指出所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。