低压力Cu布线CMP速率的研究

采用低介电常数材料(低k介质)作为Cu布线中的介质层,已经成为集成电路技术发展的必然趋势.由于低k介质的低耐压性,加工的机械强度必须降低,这对传统化学机械抛光(CMP)工艺提出了挑战.通过对CMP过程的机理分析,提出了影响低机械强度下Cu布线CMP速率的主要因素,详细分析了CMP过程中磨料体积分数、氧化剂体积分数、FA/O螯合剂体积分数等参数对去除速率的影响.在4.33 kPa的低压下通过实验得出,在磨料体积分数为20%,氧化剂体积分数为3%,FA/O螯合剂体积分数为1.5%时可以获得最佳的去除速率及良好的速率一致性.     

碱性条件下硬盘NiP基板抛光速率正交试验分析

利用单面抛光机和SiO2碱性抛光液进行了以硬盘NiP基板CMP去除速率为考核指标的工艺试验.针对抛光速率是受各个工艺因素共同影响这一特性,应用正交试验方法分析了CMP中5个重要工艺参数(抛光压力、抛光液流量、抛光盘转速、抛光液浓度,氧化剂质量分数)对硬盘NiP基板抛光去除速率的影响规律,并结合抛光机理对其进行了分析.试验分析表明,抛光压力为0.2 MPa,抛光液流量为500 mL/min,抛光盘转速为50 r/min,磨料质量分数为20%,氧化剂体积分数为0.3%时,可以得到较高的抛光速率,为740 nm/min.     

计算机硬盘基板及其CMP技术分析研究

随着计算机硬盘容量的增大、转速的提高、磁头与盘片间距离的降低,对硬盘基板材料选择及改善基板表面平整度提出了更高的要求.综述了硬盘基板材料的发展状况,指出了基板化学机械抛光(CMP)中亟待解决的问题和解决的途径,分析研究了影响硬盘基板CMP技术的因素及如何控制基板抛光后的表面质量.     

硬盘盘片结构特点及NiP基板CMP研究

分析了硬盘盘片的结构特点及硬盘基板的作用。在超净实验室中,通过调节氧化剂的含量,对硬盘基板进行了化学机械抛光。分析了不同氧化剂的含量对硬盘基板抛光速率的影响。对抛光后的硬盘基板进行了检测。抛光后的硬盘基板的粗糙度基本达到厂家的要求。对有可能造成硬盘基板划伤的原因进行了分析研究,为下一步解决划伤问题的实验提供了理论依据。     

Cu CMP抛光液对速率的影响分析及优化

在超大规模集成电路多层Cu布线CMP工艺中,抛光液是决定抛光速率、抛光表面状态和平坦化能力的重要因素。采用Plackett-Burman(PB)筛选实验对抛光液成分(磨料、氧化剂、活性剂、螯合剂)进行显著性因素分析,得出磨料、FA/O螯合剂Ⅱ型和氧化剂为显著性因素,并采用响应曲面法对其进行优化并建立了模型,最终得到以去除速率为评价条件的综合最优抛光液配比,为Cu抛光液配比优化及对CMP的进一步发展提供了新的思路与途径。     

硬盘基板化学机械粗抛光的实验研究

针对硬盘NiP/Al基板粗抛光,采用SiO2作为抛光磨料的碱性抛光液,在不同压力、转速、pH值、磨料浓度和活性剂体积浓度下,对硬盘基板粗抛光的去除速率和表面粗糙度的变化规律进行研究,用原子力显微镜观察抛光表面的微观形貌。最后对5个关键参数进行了优化。结果表明:当压力为0.10 MPa,转速为80 rad/min,pH值为11.2,磨料与去离子水体积比为1∶0.5,表面活性剂体积浓度为9 mL/L时,硬盘基板的去除速率为27 mg/min,粗抛后表面粗糙度为0.281 nm,获得了高的去除速率和较好的表面粗糙度,这样会大大降低精抛的时间,有利于抛光效率的提高。     

优化CMP碱性铜抛光液配比的新方法

采用响应曲面法(RSM)和人工神经网络(ANN)分别对化学机械抛光(CMP)碱性铜抛光液的主要成分(SiO2磨料、FA/O型螯合剂、H2O2氧化剂)进行优化研究.采用RSM优化,当抛光液中磨料、氧化剂和FA/O型螯合剂的体积分数分别为10.57％,1.52％和2.196％时,Cu的抛光速率的预测值和实测值分别为924.29和908.96 nm/min;采用ANN结合人工蜂群算法(ABC)优化,当抛光液中磨料、氧化剂和FA/O型螯合剂的体积分数分别为11.58％,1.467％和2.313％时,Cu的抛光速率的预测值和实测值分别为947.58和943.67 nm/min,其拟合度为99.36％,高于RSM的94.63％,且均方根误差较低为0.199 3.结果表明,在抛光液配比优化方面,RSM和ANN都是可行的,但后者比前者具有更好的拟合度和预测准确度,为更加高效科学地优化抛光液配比提供了一种新的思路和方法.     

集成电路多层铜布线阻挡层CMP技术与材料

以化学机械全局平面化(CMP)动力学过程和机理为基础,在抛光浆料中采用粒径为15～20nm的硅溶胶作为CMP磨料,保证了高的抛光速率(200nm/min),同时可有效降低表面粗糙度,减少损伤层的厚度.     

CMP碱性抛光液中的各组成成分对抛光速率影响程度的量化研究

本文结合神经网络和人工蜂群算法提出了CMP铜抛光速率预测模型,根据该模型,采用敏感性分析方法定量研究了碱性铜抛光液中的各成分（螯合剂、氧化剂、磨料和活性剂）及其交互作用对抛光速率的影响。结果表明：螯合剂、氧化剂、磨料和活性剂对抛光速率的相对影响系数分别为0.78、0.53、0.29、0.19;当抛光液中螯合剂和氧化剂含量的比例在2-7之间时,其交互作用对速率的影响最大,其敏感性系数在5-9之间;当磨料和氧化剂含量的比例>=5时,其交互作用对速率的影响比较大,其敏感性系数在2.5-6之间;活性剂和氧化剂的交互作用对抛光速率的影响不大,其敏感性系数小于3。因此,通过对神经网络和人工蜂群算法的改进,提出的CMP铜抛光速率预测模型可量化分析铜CMP抛光液的性能。     

TiO2薄膜CMP 抛光液组分的研究

在本文中,采用化学机械抛光(CMP)对TiO2薄膜进行平坦化处理,以降低TiO2薄膜表面粗糙度和提升抛光去除速率。实验基于优化的TiO2薄膜CMP工艺参数,通过研究抛光液组分：硅溶胶浓度、螯合剂和活性剂浓度以及抛光液pH值对材料去除速率和表面粗糙度的影响,获得最佳的抛光液组分。实验结果表明：在磨料SiO2浓度为8 %、螯合剂为10 ml/L、活性剂为50 ml/L,pH = 9.0时,TiO2薄膜材料去除速率(MRR)为65.6 nm/min,表面粗糙度(Ra)为1.26 ?(测试范围: 10 μm×10 μm),既保证了较高去除速率又降低了表面粗糙度。     

用于硬盘NiP基片CMP的一种碱性SiO_2抛光液

在NiP基片的化学机械抛光中,针对现有酸性抛光液存在的易腐蚀、易污染和以Al2O3为磨料造成易划伤表面的质量问题,尝试使用SiO2水溶胶作为抛光磨料,通过加入非离子表面活性剂和螯合剂等,配制成一种碱性环境下的硬盘基片抛光液。通过化学机械抛光试验,发现这种碱性SiO2抛光液在硬盘NiP基片抛光中具有250nm/min的抛光速率,抛光后的表面粗糙度为0.8nm,表面光滑,几乎观察不到划痕及其他微观缺陷。     

计算机硬盘基片的化学机械清洗技术研究

目前,CMP技术对计算机硬盘基片(盘片)进行抛光,盘片表面粗糙度达到原子级平整,抛光后表面的清洗质量直接关系到CMP最终技术水平的高低.采用静态浸泡实验以及浸泡、擦洗、超声清洗实验,结合一系列的表面微观分析,研究了盘片CMP后清洗过程中的化学作用、机械作用以及清洗剂、清洗方式等物理化学要素对CMP后清洗效果的影响.结果表明,CMP后清洗是一种机械作用、化学作用等综合作用的过程.采用优化的清洗工艺及清洗剂,得到了低腐蚀、高洁净、平整的硬盘基片表面.     

温度对ULSI硅衬底化学机械抛光去除速率及动力学的控制

对材料表面化学机械高精密加工的动力学过程及控制过程进行了深入研究.根据大量实验总结出了CMP的七个动力学过程,在ULSI衬底单晶硅片的CMP研究过程中,确定了在相同机械作用条件下由温度引起的化学过程为CMP控制过程,对影响化学反应的关键因素进行了有效的优化,实现了多材料CMP速率的突破性提高.     

半导体器件硅衬底化学机械平坦化研究

主要对分立器件硅衬底化学机械平坦化(CMP)进行了研究。首先通过正交实验方法研究活性剂、螯合剂、磨料浓度和有机碱对硅材料去除速率的影响,得出活性剂体积分数对去除速率的影响最大,并且研究出去除速率最快的抛光液的最优配比,去除速率可以达1 410nm/min。同时平坦化后的硅衬底具有良好的表面状态:表面粗糙度仅为0.469nm,表面总厚度变化小于工业标准指标5μm。在考虑工艺影响的情况下,硅衬底制造双极型晶体管的成品率达到90%以上,满足工业成品率要求。     

蓝宝石衬底表面的高精密加工工艺

为了获得优化的CMP参数变化,对实验进行了设计,并采用CMP方法在C6382I-W/YJ单面抛光机上对蓝宝石衬底表面进行了加工.根据蓝宝石衬底特性,选择了碱性抛光液,并选用SiO2胶体作为磨料.依据高去除的目的,对如底盘转速、抛光液流量、温度及压力等不同工艺参数进行了研究.根据实验结果,确定了蓝宝石衬底表面的CMP最佳工艺参数.     

碱性抛光液对硬盘基板抛光中表面状况的影响

阐述了化学机械抛光(CMP)技术在硬盘基板加工中发挥的重要作用,介绍了SiO2碱性抛光液的化学机械抛光机理以及抛光液在化学机械抛光中发挥的重要作用。使用河北工业大学研制的SiO2碱性抛光液对硬盘基板表面抛光,分析研究了抛光液中的浓度、表面活性剂以及去除量对抛光后硬盘基板表面状况的影响机理。总结了硬盘基板表面粗糙度随抛光液中的浓度、表面活性剂及去除量的变化规律以及抛光液的这些参数如何影响到硬盘基板的表面状况。在总结和分析这些规律的基础上,对抛光结果进行了检测。经检测得出,改善抛光后的硬盘基板表面质量(Ra=0.3926nm,Rrms=0.4953nm)取得了显著效果。     

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.