化学机械抛光过程抛光液作用的研究进展

化学机械抛光(CMP)已成为公认的纳米级全局平坦化精密超精密加工技术。抛光液在CMP过程中发挥着重要作用。介绍了CMP过程中抛光液的作用的研究进展,综合归纳了抛光液中各组分的作用,为抛光液的研制和优化原则的制定提供了参考依据。     

氧化铝颗粒的表面改性及其在C平面(0001)蓝宝石衬底上的化学机械抛光(CMP)性质

为了提高氧化铝颗粒的CMP性能, 本工作探索了一种合适的改性方法。同时, 为了改善其化学机械性能, 通过与其表面羟基的硅烷化化学反应和与Al和仲胺的络合两种作用, 用N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷表面改性氧化铝颗粒。本工作给出了化学反应机理, 即N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷接枝到氧化铝表面。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)表征了改性氧化铝颗粒的组成和结构。结果表明: N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷已被成功地接枝到氧化铝颗粒的表面, 导致改性比未改性的氧化铝颗粒具有更好的化学和机械性能。测试了未改性和改性的氧化铝颗粒在蓝宝石基底上的CMP性能。结果显示: 改性氧化铝颗粒比未改性氧化铝颗粒有更高的材料去除速率和更好的表面质量。即, 改性氧化铝颗粒在pH=10时比未改性氧化铝颗粒在pH=13.00时表现出更高的材料去除率, 这将为减少设备腐蚀提供新思路。     

抛光液组成对LiNbO3 CMP去除速率的影响

影响LiNbO3化学机械抛光速率的因素很多,如抛光液组成、抛光垫质量、抛光工艺参数等.主要研究了抛光液对去除速率的影响,采用磨料 碱 活性剂的配方,首先分析了抛光液各成分对去除速率的影响机理,然后结合各因素的部分相关实验,从机械、化学角度分析其性质特点,对LiNbO3晶片的去除速率进行了研究.结果表明,在保证获得较好抛光表面的前提下,采用的磨料质量分数越高越好,但活性剂体积分数不宜过高,溶液pH值采用无机碱进行调节,即可获得较高的去除速率.     

半导体国际

泵诱导颗粒效应对低k CMP缺陷密度的影响F.C.Chang,S.Tanawade,Rajiv Singh Dept.of Materials Science and Engineering and Particle Engineering Research Center,University of Florida在绝缘材料和金属材料的化学机械抛光(CMP)工艺中,抛光液中的超大颗粒是最重要的缺陷来源之一。在增加并散布这种超大颗粒的过程中,抛光液分配系     

碱性条件下铝CMP的机理分析及实验优化

依据铝的电化学腐蚀特性,阐明了碱性条件下铝化学机械抛光(CMP)的机理。由于铝的硬度较低,在抛光过程中容易产生微划伤等缺陷,因此首先探索出适宜铝化学机械抛光的低压条件(4 psi,1 psi=6.895 kPa)。此外,提出两步抛光的方法,在抛光初期采用压力4 psi,抛光液由质量分数为40%的纳米级硅溶胶与去离子水(DIW)以体积比1∶1配制,氧化剂(H2O2)体积分数为1.5%,FA/O I型表面活性剂体积分数为1%,调节FA/OⅡ型螯合剂pH值为11.0,获得了较高的铝去除速率(341 nm/min)。在抛光后期采用低压1.45 psi,抛光液主要成分为体积分数5%的FA/O表面活性剂,并在较大体积流量(300 mL/min)的条件下进行抛光,充分利用表面活性剂的作用,对实验方案进行优化。采用优化后的实验方案,铝表面的划伤和缺陷显著减少。     

碱性抛光液中H_2O_2对铜布线CMP的影响

化学机械平坦化(CMP)过程中,抛光液的化学作用对平坦化效果起着不可替代的作用。介绍了碱性抛光液中氧化剂(H2O2)对铜布线CMP的作用:H2O2对铜的强氧化性可以将铜氧化为离子状态,然后在螯合剂的螯合作用下快速去除铜膜;H2O2对铜的钝化作用可以保护凹处铜膜不被快速去除,从而有效降低高低差。此外,还研究了碱性抛光液中不同H2O2浓度对铜的静态腐蚀速率、动态去除速率及铜布线平坦化结果的影响。研究表明:抛光液对铜的静态腐蚀速率随H2O2浓度的增大逐渐降低然后趋于饱和;铜的动态去除速率随H2O2浓度的增大而逐渐降低;抛光液的平坦化能力随H2O2浓度的增大逐渐增强再趋于稳定。     

纳米级三氧化二铝对碱性钨抛光液的影响

研究了纳米级三氧化二铝颗粒的加入对以二氧化硅为磨料的碱性钨抛光液的影响。首先用单一因素法分析了三氧化二铝与二氧化硅质量比对原有碱性钨抛光液的去除速率的影响,以及氧化剂体积分数和pH值对抛光液去除速率的影响,取最优值,然后对添加三氧化二铝抛光液抛光后晶圆表面粗糙度进行了测试分析。实验结果显示在三氧化二铝与二氧化硅质量比为1∶2,二氧化硅水溶胶与去离子水体积比为1∶1,氧化剂体积分数为2%,pH值为9时,去除速率达到175 nm/min,较原有碱性钨抛光液提高约1倍,表面粗糙度为2.24 nm,能满足实际生产要求。     

航空太阳能电池用超薄锗单晶的精密抛光

主要对影响锗单晶抛光后表面微粗糙度的关键因素—抛光液组分的作用进行分析。采用变量控制的实验方法,从活性剂、有机胺碱、氧化剂、硅溶胶磨料和螯合剂五个因素出发进行实验。针对粗糙度影响因素进行分析与优化,同时对抛光速率进行了分析,研究得出,抛光液组分中氧化剂浓度对CMP过程中锗衬底片表面微粗糙度及去除速率的影响最为显著。优化抛光液组分配比,在抛光速率基本满足工业要求(1.5μm/min)下,经过CMP后锗衬底表面微粗糙度可有效降到1.81 nm(10μm×10μm)。在最佳配比下,采用小粒径、低分散度(99%82.2 nm)的硅溶胶磨料配制抛光液,其抛光效果明显优于采用大粒径、高分散度的硅溶胶磨料配制的抛光液。     

SiO2抛光液对A1N基片抛光性能的影响

针对AlN基片CMP平坦性问题,从pH值、磨料粒度以及磨料的质量分数等方面研究了抛光液参数对抛光效果的影响。通过对AlN基片进行抛光实验,确定pH为10.5～11.5时,采用大粒径、高质量分数纳米SiO2溶胶作为磨料,有利于抛光速率的提高。利用纳米SiO2溶胶、去离子水、pH调节剂和稳定剂自主配制抛光液A,与纯水按质量比1∶5稀释后,在压力1.8MPa、转速60r/min、流速340mL/min条件下,对AlN基片进行抛光,抛光速率为0.5μm/min。抛光1.5h后,AlN基片的表面粗糙度可达28nm,表面无划痕。     

磁流变抛光技术

对磁介质辅助抛光技术20年来的发展作了简要的回顾,进而介绍了磁流变抛光技术的产生和发展背景、抛光机理及微观解释、数学模型,同时提出了这种抛光技术的关键所在,并对其发展未来进行了展望。