抛光工艺对晶片表面粗糙度的影响

介绍了碲锌镉晶片抛光机的工艺过程和原理,研究了抛光工艺中抛光液粒度、抛光压力、抛光液流量和工作台转速对晶片表面粗糙度及平整度的影响,并提出了提高晶片抛光加工表面质量的方法和实际加工效果。     

硒化镉晶片的化学机械抛光

硒化镉(CdSe)的表面加工质量对CdSe基器件的性能至关重要.化学机械抛光(CMP)是一种获得高质量晶体加工表面的常用方法.为改善CdSe晶片的表面加工质量,以SiO2水溶胶配制抛光液,研究了抛光液磨料质量分数、抛光液pH值、氧化剂NaClO的质量分数、抛光盘转速和抛光时间等因素对CdSe晶片抛光去除速率和表面质量的影响,优化了CdSe的CMP工艺参数.结果表明,在优化工艺条件下,CdSe的平均去除速率为320 nm/min,晶片的抛光表面无明显划痕和塌边现象.原子力显微镜(AFM)测量结果表明,抛光后的CdSe晶片表面粗糙度为0.542 nm,可以满足器件制备要求.     

CZT晶体用化学机械抛光液的制备及其性能研究

化学机械抛光工艺是碲锌镉(Cadmium Zinc Telluride,CZT)晶体表面处理的关键技术之一.其中,化学机械抛光液是影响晶片表面质量的重要因素.目前用于CZT晶片的抛光液主要是依靠进口的碱性抛光液,这严重制约了我国CZT晶体研究的发展.采用硅溶胶和次氯酸钠(NaClO)溶液作为主要原料,制备了碱性化学机械抛光液.然后采用该抛光液对CZT晶片表面进行了化学机械抛光,并对抛光表面进行了表征.实验结果表明,抛光后晶片表面的粗糙度小于2 nm,因此采用硅溶胶-次氯酸钠碱性抛光液可制备出高质量的CZT抛光表面.     

碲锌镉衬底晶向对碲镉汞薄膜表面形貌的影响

利用定向仪对原生晶片及加工后的碲锌镉衬底的晶向进行比较,观察不同晶向衬底液相外延碲镉汞薄膜的表面形貌,考察了衬底晶向偏差对液相外延碲镉汞薄膜表面形貌的影响。通过进一步的追踪碲锌镉衬底在加工过程中的晶向变化,研究衬底晶向变化的原因和解决方法。研究发现,碲锌镉晶体在初次定向切割后的加工过程中晶向会发生明显变化,而在厚度减薄较大的粗磨工艺后不会发生较大晶向偏差,因此,可将粗磨后衬底的再次定向结果作为进一步筛选碲锌镉衬底的依据,以保证液相外延碲镉汞薄膜的质量。     

蓝宝石衬底表面粗糙度的研究

简述了纳米级超光滑蓝宝石衬底的用途及发展前景,以SiO2为磨料并且加入了表面活性剂和螯合剂的碱性抛光液做了抛光实验。分析了表面粗糙度与抛光液pH值的关系,比较了不同压力对粗糙度的影响,研究了粗糙度随流量的变化规律;以原子力显微镜为主要检测工具,找到了制备超光滑蓝宝石衬底最佳CMP工艺,在保证抛光速率的同时使表面质量达到超光滑表面的要求,有效地降低了成本。     

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.     

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。     

软脆碲锌镉衬底的新型化学抛光技术研究

碲锌镉(CdZnTe)是液相外延碲镉汞(HgCdTe)薄膜的最佳衬底材料。获得高质量的CdZnTe衬底表面对于提升红外探测器的性能有着十分重大的意义。针对CdZnTe表面加工技术进行了研究,开发出一种新的化学抛光技术,使得抛光后的CdZnTe表面粗糙度Ra可达0.3 nm。     

SiC(0001)面和(000-1)面CMP抛光对比研究

研究了SiC衬底(0001)面和(000-1)面不同的CMP抛光特性.分别采用pH值为10.38和1.11的改性硅溶胶抛光液对SiC衬底的(0001)Si面和(000-1)C面进行对比抛光实验.使用精密天平测量晶片抛光前后的质量,计算出CMP抛光工艺的材料去除速率.并使用强光灯、微分干涉显微镜和原子力显微镜检测晶片表面质量.发现采用酸性抛光液和碱性抛光液进行抛光,均有Vc＞Vsi;而对于(0001) Si面,有Vsi 酸＞Vsi碱;对于(000-1)C面,有Vc酸＞Vc碱.该结论对于探索最佳碳化硅的CMP抛光工艺具有较高价值.     

SiC(0001)面和(000-1)面CMP抛光对比研究

研究了SiC衬底(0001)面和(000-1)面不同的CMP抛光特性。分别采用pH值为10.38和1.11的改性硅溶胶抛光液对SiC衬底的(0001)Si面和(000-1)C面进行对比抛光实验。使用精密天平测量晶片抛光前后的质量,计算出CMP抛光工艺的材料去除速率。并使用强光灯、微分干涉显微镜和原子力显微镜检测晶片表面质量。发现采用酸性抛光液和碱性抛光液进行抛光,均有VC>VSi;而对于(0001)Si面,有VSi酸>VSi碱;对于(000-1)C面,有VC酸>VC碱。该结论对于探索最佳碳化硅的CMP抛光工艺具有较高价值。     

Development of a Method for Chemical–Mechanical Preparation of the Surface of CdZnTe Substrates for HgCdTe-Based Infrared Focal-Plane Arrays

This paper reports the first implementation in our laboratory of a chemical–mechanical polishing (CMP) process for CdZnTe (CZT) substrates prepared for growth of HgCdTe layers by liquid phase epitaxy and molecular beam epitaxy. The process enables significant reduction of the thickness of the damaged zone induced by the mechanical polishing that must be etched away before epitaxy. Resulting improvements in surface morphology, in terms of waviness and density of point defects, are reported. The chemical state of surfaces polished by CMP was characterized by x-ray photoelectron spectroscopy. The chemical state was highly homogeneous; comparison with a reference surface is reported. End use assessment of this surface processing was compared with that of reference substrates by preparation of focal-plane arrays in the medium-wavelength infrared spectral range, by using epitaxial layers grown on substrates polished by different methods. The electro-optical performance of the detectors, in terms of photovoltaic noise operability, are reported. The results reveal that the state of this CMP surface is at the level of the best commercial substrates.     

Wafer bonding of (211) Cd<Subscript>0.96</Subscript>Zn<Subscript>0.04</Subscript>Te on (001) silicon

We have successfully bonded (211) cadmium zinc telluride (CZT) substrates onto (001) Si substrates for subsequent epitaxial-layer deposition of mercury cadmium telluride device layers. Silicon-nitride intermediate layers were employed as they provide both low surface roughness, which is necessary for bonding, and low absorption in the 1–10-μm range. Prior to bonding, the SiN layers were activated using oxygen plasma. Transmission infrared (IR) imaging showed >70% bonded area of a 10 mm×10 mm CdZnTe substrate onto a Si substrate. After the initial bond, the structure was exposed to a low-temperature anneal (150°C) for extended periods of time (22 h) to increase the bond strength. This process was sufficient to produce a CdZnTe on silicon structure that was able to withstand subsequent chemical-mechanical polishing (CMP) of the CZT substrate. We also investigated CMP of the transferred CdZnTe to improve the surface for subsequent epitaxial deposition. A Br/ethylene glycol/methanol solution produced the lowest damage levels, as determined by triple axis x-ray diffraction (TAD) while a standard silica/NaOH treatment produced a surface with <0.5-nm root mean square (RMS) roughness.     

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。     

ULSI硅衬底的化学机械抛光

在分析UL SI中硅衬底CMP的动力学过程基础上,提出了在机械研磨去除产物过程中,适当增强化学作用可显著改善产物的质量传输过程,从而提高抛光效率.在对不同粒径分散度的硅溶胶抛光液进行比较后提出了参与机械研磨的有效粒子数才是机械研磨过程的重要因素,而不是单纯受粒径大小的影响.分析和讨论了CMP工艺中的几个影响因素,如粒径大小与分散度、p H值、温度、流量和浓度等.采用含表面活性剂和螯合剂的清洗液进行抛光后清洗,表面颗粒数优于国际SEMI标准,抛光雾得到了有效控制     

硅通孔抛光液的研究进展

硅通孔(TSV)技术是一种先进的封装技术,化学机械抛光(CMP)是集成电路TSV制作过程中的重要步骤之一,是可兼顾材料表面局部和全局平坦化的技术。抛光液是影响抛光表面质量和加工效率的关键因素,是CMP工艺中消耗品成本最大的部分。TSV抛光液主要包括铜膜抛光液和阻挡层抛光液,依据抛光速率和抛光质量(表面粗糙度、碟形坑修正等)的要求对其进行了分类讨论,概述了近年来TSV抛光液的研究进展,对其今后的研究重点和发展趋势进行了分析和预测,认为TSV抛光液应朝着抛光速率和抛光质量的优化、低成本、环境友好的方向发展。     

SiC化学机械抛光技术的研究进展

介绍了半导体材料SiC抛光技术的发展及直接影响器件成品率的衬底材料几何参数和表面质量因素.讨论了SiC化学机械抛光方法(CMP),包括磨削、粗抛和精抛三个过程,其中粗抛又分重压和轻压两个过程,通过这种方法能够制造出平整度好,表面低损伤的SiC晶片的抛光片,切割线痕通过磨削和抛光可以有效地去除,最终达到表面粗糙度小于1 nm.分析了CMP的原理和相关工艺参数对抛光的影响,指出了其发展前景.     

磨料黏度对CMP抛光速率的影响及机理的研究

抛光磨料在抛光衬底和抛光垫间做磨削运动,它是CMP工艺的重要组成部分,是决定抛光速率和平坦化能力的重要影响因素。因此分析磨料的各物性参数对CMP过程的影响尤为重要。随着晶圆表面加工尺寸的进一步精密化,磨料黏度作为抛光磨料重要物性参数之一,受到越来越多的重视。根据实验结果从微观角度研究了磨料黏度对CMP抛光速率的影响及机理,并由此得出当抛光液磨料黏度为1.5 mPa.s时,抛光速率可达到458 nm/min且抛光表面粗糙度为0.353 nm的良好表面状态。     

微电子器件制备中CMP抛光技术与抛光液的研究

介绍了河北工业大学微电子研究所发明成果:15～20nm铜的CMP碱性抛光液、阻挡层CMP碱性抛光液,用于介质CMP的120nm水溶胶磨料抛光液、互连插塞钨和铝的CMP纳米SiO2磨料碱性抛光液及ULSI硅衬底CMP抛光液及切削液、磨削液、倒角液和应力控制技术等研究成果。