非离子表面活性剂在钽基阻挡层CMP中的作用

碱性条件下,非离子型表面活性剂在阻挡层化学机械平坦化中起着重要的作用。分别对阻挡层材料Cu、Ta以及SiO₂介质进行抛光,然后测量铜表面粗糙度。对含有不同浓度活性剂的抛光液进行接触角和Zeta电位的测试,并对活性剂的作用机理进行分析。活性剂体积分数达到3%时,铜表面粗糙度可达0.679 nm,抛光液在铜膜表面的接触角低至10.25°,Zeta电位达到-50.2 mV。实验结果表明,活性剂在减小粗糙度的同时可提高抛光液的湿润性和稳定性,便于抛光后清洗和长时间放置。     

电化学方法去除Si片CMP后表面金属杂质的研究

论述了集成电路制备中Si衬底CMP过程中引入的金属杂质的危害,分析了目前CMP后清洗中金属杂质去除方法的现状和存在问题,通过对金属杂质在Si片表面的吸附进行理论分析,提出了用金刚石膜电化学清洗方法去除.该方法通过阴极对金属离子的吸附并放电还原,达到了去除微量金属杂质的目的,同时使难以去除的重金属杂质也得到了有效去除,减少了环境污染.     

微流控技术制备聚合物微球及其吸附性能研究

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、苯乙烯(St)为主要原料,通过微流控技术制得复合微球(PMS),利用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)初步表征其结构。以甲基紫(MV)为吸附对象,考察染料溶液pH酸碱度、染料初始溶液质量浓度、吸附时间和温度对吸附过程的影响。结果表明：在投加量为50 mg、pH为9、温度30℃、甲基紫溶液浓度为50 mg/L时吸附效率高达92.59%,吸附过程符合准二级动力学模型,重复利用7次内的吸附效率仍可达到80%以上,该材料具有较好的吸附能力。     

ULSI制备中铈在SiO2介质CMP抛光中的作用研究

对ULSI制备中铈(Ce)在Si02介质的CMP中的应用及对Ce胶体抛光液的制备进行了较为深入的实验研究,并对提高抛光效果进行了大量实验.     

无线射频识别技术在CMP设备中的应用

介绍了无线射频识别技术的主要原理及其特点,通过对化学机械抛光(CMP)设备中片盒(Cassette)识别模块的分析,将无线射频识别技术(RFID)应用到化学机械抛光设备中,对Cassette上射频标签进行数据读写操作。射频标签中含有晶圆加工工艺信息,可用于成品质量追踪、回馈,便于晶圆管理,并为工厂自动化管理晶圆调度系统提供数据。     

氧化剂在TSV铜膜CMP中钝化机理北大核心

为实现TSV硅衬底表面铜去除速率的优化,对影响TSV铜去除速率的最主要因素抛光液组分(如磨料、螯合剂、活性剂和氧化剂)中的氧化剂进行分析。通过对不同体积分数的氧化剂电化学实验进行钝化机理的研究,从而得到最佳的氧化剂体积分数,再进行铜的静态腐蚀实验和抛光实验对铜的去除速率进行验证。实验结果表明,氧化剂体积分数为0.5%时铜具有较高的去除速率,能够满足工业需要。最后,对CMP过程机理和钝化机理进行分析,进一步验证了氧化剂在TSV铜化学机械平坦化中的作用。     

抛光液各组分在SiO_2介质CMP中的作用机理分析

介绍了超大规模集成电路中SiO2介质的化学机械抛光机理及抛光液在化学机械抛光中扮演的重要角色。通过单因素实验法,在低压力的实验环境下,着重分析了抛光液中表面活性剂、pH值调节剂、纳米磨料等成分在SiO2介质化学机械抛光中的具体作用及影响机理。最终得出,最优化的实验配比,即当表面活性剂的浓度为30mol/L,pH值为11.30,硅溶胶与去离子水的体积比为2:1时,在保证较低表面粗糙度的同时得到了较高的抛光速率476nm/min。     

CMP在集成电路非金属材料平坦化中的应用（Ⅰ）

化学机械抛光（CMP）工艺由IBM于1984年引入集成电路制造工业，并首先用在后道工艺的金属间绝缘介质（IMD）的平坦化，然后通过设备和工艺的改进用于钨（W）的平坦化，随后用于浅沟槽隔离（STI）和铜（Cu）的平坦化。化学机械抛光（CMP）为近年来IC制程中成长最快、最受重视的一项技术。其主要原因是由于超大规模集成电路随着线宽不断细小化而产生对平坦化的强烈需求。本文重点介绍CMP在集成电路中的非金属材料的平坦化应用。     

碱性抛光液中纳米SiO_2磨料在Cu CMP中的作用

GLSI多层铜互连线的平坦化中,抛光液中的SiO2磨料对铜的平坦化效率具有重要的作用。研究了碱性纳米SiO2质量分数对300 mm铜去除速率和300 mm铜布线平坦化作用的影响。结果表明,随着磨料质量分数的增大,铜的去除速率增大,晶圆的均匀性变好,但磨料质量分数过高时,铜的去除速率略有降低,可能由于纳米SiO2表面硅羟基吸附在金属铜表面,导致质量传递作用变弱,引起速率降低。通过对图形片平坦化实验研究表明,随着磨料质量分数的增大,平坦化能力增强,这是因为磨料的质量分数增大使得高低速率差增大,能够有效消除高低差,实现平坦化。     

基于聚合物微球腔的高灵敏温度传感器（特邀）

提出了一种基于聚合物微球腔的温度传感器,该温度传感器利用微球腔谐振波长漂移量测量外界环境温度变化量,兼具结构紧凑和高度灵敏的特点。首先利用有限时域差分法对拉锥光纤耦合聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球的谐振结构进行了仿真分析,验证了拉锥光纤激发聚合物微球腔中回音壁模式的可行性。实验结果表明,束腰直径为1.8 μm的拉锥光纤与直径为数十微米的聚合物微球之间通过消逝场耦合的方式能够激发品质因子为104量级的回音壁模式。利用点式封装和全包裹封装相结合的方式将拉锥光纤和聚合物微球封装一体,一方面可保持两者之间稳定的耦合状态,另一方面保护拉锥光纤和微球腔免受外界污染。由于聚合物微球腔的负热光系数大于其热膨胀系数,其谐振光谱随外界温度降低发生红移。当外界环境温度在20~30 ℃范围内变化时,聚合物微球腔温度灵敏度为68 pm/℃。与传统光纤温度传感器相比,该传感器的高品质因子使其具有更低的探测极限,在受限空间内的原位温度精密测量中具有潜在的应用前景。     

硅晶片双面超精密化学机械抛光

为提高硅晶片双面超精密抛光的抛光速率，在分析双抛工艺过程基础上，采用自制大粒径二氧化硅胶体磨料配制了SIMIT8030-I型新型纳米抛光液，在双垫双抛机台上进行抛光实验. 抛光液、抛光前后厚度、平坦性能及粗糙度通过SEM、ADE-9520型晶片表面测试仪、AFM进行了表征. 结果表明：与进口抛光液Nalco2350相比，SIMIT8030-I型抛光液不仅提高抛光速率40% (14μm/h vs 10μm/h) ；而且表面平坦性TTV和TIR得到改善；表面粗糙度由0.4728nm降至0.2874nm，即提高抛光速率同时显著改善了抛光表面平坦性和粗糙度.     

CMP过程中纳米级颗粒在芯片表面吸附状态控制

化学机械全局平面化过程中各种颗粒的污染十分严重.随着时间增长,吸附状态由物理吸附转变为化学吸附最终形成键合.文章提出了一种优先吸附模型,是表面活性剂分子优先吸附在硅片表面,降低能量达到稳定不但可以有效控制颗粒在硅片表面的吸附状态,对已经吸附的颗粒可以起到解吸的作用.实验证明用表面活性剂对硅片进行处理,可以有效控制颗粒的吸附状态,对CMP清洗有重要作用.     

纳米CeO2磨料对硅晶片CMP的效果与机理研究

通过均相沉淀法制备了纳米CeO_2超细粉体,并配制成抛光液对硅片进行化学机械抛光(CMP),研究了纳米CeO_2磨料对硅片的抛光效果,通过建立的接触模型进一步地解释了纳米级磨料的化学机械抛光机理。实验结果分析表明:由于纳米磨料粒径小,切削深度小,材料是以塑性流动的方式去除。使用纳米CeO_2磨料最终在1μm的范围内达到了微观表面粗糙度Ra为0.103 nm的超光滑表面,而且表面的微观起伏更趋向于平缓。     

硅晶片化学机械抛光中的化学作用机理

通过分析硅晶片化学机械抛光过程中软质层的形成及其对材料去除过程的影响,研究了使用纳米CeO2磨料进行化学机械抛光中的化学作用机理.分析表明,软质层是抛光液与硅晶片反应形成的一层覆盖在硅基体表面的腐蚀层,其硬度比基材小,厚度大约在几个纳米.软质层的存在一方面增大单个磨料所去除材料的体积,增加材料去除速率;另一方面减小了磨料嵌入硅晶片基体的深度,这对于实现塑性磨削,降低抛光表面粗糙度,都起着重要的作用.     

硅衬底CMP过程中抛光雾的控制

抛光雾(Haze)是硅晶圆精抛过程中表面质量评定的重要参数之一.主要研究了化学机械抛光(CMP)过程中抛光液磨料质量分数、pH值、FA/O型非离子表面活性剂和混合表面活性剂对Haze值的影响.实验结果显示,磨料质量分数为0.1％是影响Haze值变化的拐点.当磨料质量分数由2％降至0.1％时Haze值下降迅速;当磨料质量分数由0.1％降至0.01％乃至0％时Haze值稍有增加.抛光液pH值约为9.5时Haze值最低,硅片表面质量最好,在此基础上提高或降低pH值都会增加Haze值.随着非离子表面活性剂体积分数的增加,Haze值快速下降.渗透剂脂肪醇聚氧乙烯醚(JFC)和FA/O型非离子表面活性剂混合使用比单独使用其中任何一种更有利于降低Haze值,且当JFC与FA/O的体积比为3∶1时,Haze值降到0.034,满足了工业生产的要求.     

ULSI硅衬底CMP速率稳定性的研究

介绍了ULSI硅衬底的抛光工艺,并对其抛光机理进行了理论分析.通过对抛光液循环使用过程中CMP速率稳定性及其影响因素进行深入系统的分析,得出pH值、抛光温度和黏度等因素的变化是影响抛光速率稳定性的主要原因.并提出改进方案:控制好温度范围和流量的改变,以及循环中适当增加新的抛光液.为CMP速率稳定性的研究提供了有意义的借鉴.     

300mm硅片化学机械抛光技术分析

化学机械抛光是单晶硅衬底和集成电路制造中的关键技术之一,然而,传统的化学机械抛光技术还存在一定的缺点或局限性,为了得到更好的硅片平整度和表面洁净度,在300mm硅片的生产中采用了双面化学机械抛光技术.对双面化学机械抛光的优点以及系统变量对抛光速度和抛光质量的影响进行了详细地分析.     

Wafer back pressure control and optimization in the CMP process

Chemical mechanical polishing(CMP) is the most effective wafer global planarization technology.The CMP polishing head is one of the most important components,and zone back pressure control technology is used to design a new generation of polishing head.The quality of polishing not only depends on slurry,but also depends on the precise control of polishing pressures.During the CMP polishing process,the set pressure of each chamber is usually not the same and the presence of a flexible elastic diaphragm causes coupling effects.Because of the coupling effects,the identification of multi-chambers and pressure controls becomes complicated.To solve the coupling problem,this paper presents a new method of multi-chamber decoupled control,and then system identification and control parameter tuning are carried out based on the method.Finally,experiments of multi-chambers inflated at the same time are performed.The experimental results show that the presented decoupling control method is feasible and correct.