ULSI制造中硅片化学机械抛光的运动机理

从运动学角度出发，根据硅片与抛光垫的运动关系，通过分析磨粒在硅片表面的运动轨迹，揭示了抛光垫和硅片的转速和转向以及抛光头摆动参数对硅片表面材料去除率和非均匀性的影响．分析结果表明：硅片与抛光垫转速相等转向相同时可获得最佳的材料去除非均匀性及材料去除率．研究结果为设计CMP机床，选择CMP的运动参数和进一步理解CMP的材料去除机理提供了理论依据．     

基于磨粒运动轨迹的硅片化学机械抛光材料去率研究

硅片化学机械抛光（CMP）是机械作用与化学作用相结合的技术,硅片表面的化学反应层主要是由抛光液中磨料的机械作用去除,磨粒对硅片表面的摩擦和划擦对硅片表面材料的去除起着重要作用。磨粒在硅片表面上的划痕长度直接影响硅片表面的材料去除率。本文首先在实验结果的基础上分析了硅片CMP过程中磨粒的分布形式,然后根据运动学和接触力学理论,分析了硅片、磨粒及抛光垫三者之间的运动关系,根据磨粒在硅片表面上的运动轨迹长度,得出了材料去除率与抛光速度之间的关系,该分析结果与实验结果一致,研究结果可为进一步理解硅片CMP的材料去除机理提供理论指导。     

抛光头摆动参数对化学机械抛光材料去除率及材料去除非均匀性的影响

摘要：除抛光头及抛光盘转速外,抛光头摆动参数（如：摆动倾角、摆动速度及摆动幅度等）也是影响材料去除率及去除非均匀性的重要运动参数。基于Preston方程建立了直线轨道式抛光机的材料去除率模型,并运用MATLAB 软件对材料去除率及材料去除非均匀性进行了数值计算,分析了摆动参数对材料去除率及材料去除非均匀性的影响。分析结果表明：小的摆动倾角和大的摆动幅度有利于提高材料去除率和降低材料去除非均匀性;而摆动速度对材料去除率及材料去除非均匀性影响不大。研究结果可以为直线轨道式抛光机的设计及工艺参数选择提供一定的理论指导。     

抛光垫表面特性分析

研究抛光垫表面特性有利于了解和分析硅片化学机械抛光(CMP)材料的去除机理及优化抛光垫的微观结构.使用ZYGO 5022轮廓仪、SEM等仪器研究了IC1000/SubaIV平抛光垫表面粗糙度、表面组织结构、孔隙率、微孔深度及直径、抛光垫表面微凸峰分布形式及面积支承率,测量和计算的结果:抛光垫表面粗糙度为σP(RMS)=6.8μm,均方根粗糙度9.4μm,表面孔隙率为56%,平均孔径为36μm,平均孔深为20μm,平均孔距为43μm,微孔数量为550个/mm2,抛光垫表面微凸峰高度服从高斯分布.     

AT切型石英晶圆抛光工艺对材料去除速率及厚度非均匀性的影响

通过双面抛光工艺研究了抛光盘转速、抛光盘压力及抛光垫材质与厚度等对AT切型石英晶圆材料去除速率(MRR)与厚度非均匀性(TNU)的影响。实验结果表明,抛光盘压力越大、转速越高,材料去除速率越高;晶圆厚度非均匀性随抛光盘压力增加先减小后增加,随抛光盘转速增加而增加;杨氏模量越大、厚度越薄的抛光垫在晶圆表面产生的压力分布越均匀,有助于提高抛光均匀性。最后基于上述实验结果对抛光工艺参数进行了优化,优化后晶圆的材料去除速率为0.9μm/h、单片晶圆厚度非均匀性小于1.5‰、表面粗糙度为0.6 nm。该研究结果适用于石英晶圆的批量抛光工艺,对石英晶圆加工企业的抛光工艺优化有较高的参考价值。     

超大规模集成电路制造中硅片化学机械抛光技术分析

目前半导体制造技术已经跨入0.13μm 和300mm时代,化学机械抛光(CMP)技术在ULSI制造中得到了快速发展,已经成为特征尺寸0.35μm以下IC制造不可缺少的技术。CMP是唯一能够实现硅片局部和全局平坦化的方法,但CMP的材料去除机理至今还没有完全理解、CMP系统过程变量和技术等方面的许多问题还没有完全弄清楚。本文着重介绍了化学机械抛光材料去除机理以及影响硅片表面材料去除率和抛光质量的因素。     

名词释义——化学机械抛光（CMP）

CMP是利用抛光机、抛光液、抛光垫、抛光布在一定的工艺条件下实现材料表面高平坦化的一种技术。CMP技术来源于硅片抛光工艺 所用的设备和材料都与硅片抛光用的设备、材料等相似。利用这种技术可以使多层SiO2介质平面化和实现多层金属高密度互连，使多层电路结构能在一个近乎平坦的平面上进行制备，加速了低电阻率Cu取代Al作为互连线的步伐，降低了芯片的使用功耗。     

硅晶圆CMP抛光速率影响因素分析

化学机械抛光(CMP)技术是半导体工艺中不可缺少的重要工艺.针对硅晶圆CMP平坦性问题,系统地考察了压力、转速、抛光垫、浆料、温度等因素对硅晶圆平坦化速率的影响,从中找到它们之间的优化参数,减少CMP工艺中的表面划伤、抛光雾、金属离子沾污,清除残余颗粒,保证硅晶圆的平坦化质量.     

抛光垫使用期对300 mm Si片Haze值影响研究

抛光垫是化学机械抛光(CMP)过程中重要的消耗材料之一.由于抛光垫与Si片直接接触,所以抛光垫的物理特性会直接影响到所加工Si片品质的优劣.通过研究不同使用时间的抛光垫结构以及所抛光Si片表面haze值,发现抛光Si片表面haze值在抛光垫使用前期逐渐减小,中期稳定缓慢升高,后期快速升高.从理论上系统地对结果进行了分析,充分证实了在CMP过程中,保持抛光垫特性的稳定对Si片表面质量具有非常重要的意义.     

磷化铟的化学机械抛光技术研究进展

磷化铟单晶作为一种重要的外延层衬底材料被广泛应用于光电器件.衬底外延生长和电子器件制备要求磷化铟晶片表面具有极低的表面粗糙度、无表面/亚表面损伤和残余应力等,需对磷化铟晶片表面进行抛光加工,其表面质量决定了后续的外延层质量并最终影响磷化铟基器件的性能.综述了磷化铟晶体化学机械抛光(CMP)技术进展;介绍了磷化铟表面的化学反应原理、CMP去除机理;详细分析了磷化铟抛光液组分及pH值、抛光工艺参数(抛光压力、抛光盘转速、抛光垫特性、磨料种类、粒径及浓度)等对磷化铟抛光质量的影响;介绍了磷化铟抛光片的清洗工艺,并对磷化铟CMP的后续研究方向提出一些建议.