磷化铟单晶片三步抛光技术研究

在磷化铟单晶片的抛光工艺中,将整个抛光过程分为粗抛、中抛以及精抛三个阶段,分别实现对磷化铟抛光片的总厚度变化、局部厚度变化以及表面粗糙度的控制。在粗抛阶段,采取压纹结构的抛光布、硅胶直径大的抛光液、有效氯含量高的氧化剂等措施,使化学作用、机械作用在较高的作用模式下达到平衡,使磷化铟单晶片表面快速达到镜面水平。在中抛阶段,采取平面结构抛光布、硅胶直径较小的抛光液、过氧化氢为氧化剂等措施,使化学作用、机械作用在较低的作用模式下达到平衡,实现对磷化铟单晶片局部平整度的控制。在精抛阶段,采取绒毛结构抛光布、硅胶直径更小的抛光液、过氧化氢为氧化剂等措施,实现对磷化铟单晶片表面粗糙度的控制。     

硫化镉晶片抛光工艺研究

研究了硫化镉(CdS)晶片Cd面的化学机械抛光(CMP)工艺。采用硅溶胶抛光液和NaClO氧化剂,分别使用聚氨脂和磨砂革抛光垫进行粗抛和精抛实验,并研究了氧化剂掺入量、抛光转速、抛光压力等工艺条件对CdS晶片表面质量的影响。结果表明,在抛光液中氧化剂体积分数为6%左右、抛光盘的转速为90～100 r/min、压强为55～60 g/cm2条件下可得到平整度较好、表面缺陷低、表面粗糙度低的高质量抛光表面。金相显微镜和微分干涉显微镜下观测抛光片表面无划痕、无桔皮产生,原子力显微镜测试得到抛光后CdS晶片Cd面的表面粗糙度值仅为0.385 nm。     

抛光工艺对GaAs抛光片粗糙度的影响

研究了化学机械抛光过程中抛光布、抛光液中SiO2溶胶粒径、pH值以及清洗工艺对GaAs抛光片表面粗糙度的影响,为降低粗糙度而保持一定的抛光速率,应尽量采用多步抛光的方式,逐步降低抛光布的硬度和SiO2溶胶粒径,抛光液的pH值也要在合适的范围。因臭氧水的清洗工艺不会增加粗糙度,不失为一种控制GaAs抛光片表面粗糙度的有效方法。     

TSV硅衬底CMP后表面微粗糙度分析与优化

为实现TSV硅衬底表面微粗糙度及去除速率的优化,对影响TSV硅衬底精抛后表面微粗糙度的关键因素——抛光液组分的作用进行分析。采用正交实验方法进行精抛液组分(包括有机胺碱、螯合剂、磨料和活性剂)配比控制的组合实验。实验结果表明,抛光液组分中活性剂体积分数对CMP过程中硅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条件下,CMP后硅衬底表面微粗糙度可有效降到0.272 nm(10μm×10μm),去除速率仍可达到0.538μm/min。将优化后的抛光液与生产线上普遍采用的某国际商用抛光液进行对比,在抛光速率基本一致的条件下,粗糙度有效降低50%。     

磨料粒径对多层Cu布线CMP的影响北大核心

阐述了碱性抛光液中磨料的质量传递作用对多层Cu布线化学机械抛光(CMP)过程中抛光速率和抛光后晶圆表面状态的影响,通过对比不同磨料粒径抛光液在3英寸(1英寸=2.54 cm)铜晶圆上的抛光实验结果,分析了不同磨料粒径抛光液的抛光速率以及抛光后晶圆的表面状态,选择了一种粒径为100 nm、质量分数为3%的磨料,粗抛(P1)的抛光速率达到650 nm/min,抛光后晶圆表面粗糙度由10.5 nm降至2.5 nm,大大提高了抛光后晶圆的表面状态以及平坦化效果,可对多层Cu布线CMP过程中磨料的选择提供一定的参考。     

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.     

锑化铟抛光片表面粗糙度优化研究

锑化铟是中波红外探测应用较广的材料。抛光片的表面粗糙度是影响器件性能的关键指标。研究了锑化铟化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing, CMP)液的pH值、氧化剂比例以及抛光液流速对锑化铟抛光片表面粗糙度的影响,并结合原子力显微镜(Atomic Force Microscope, AFM)和表面轮廓仪测试对抛光片的表面粗糙度进行了表征和优化。结果表明,当pH值为8、氧化剂比例为0.75%、抛光液流速为200 L/min时,InSb晶片的表面粗糙度为1.05 nm (AFM),同时晶片的抛光宏观质量较好。     

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.     

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.     

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.     

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     

An effort in planarising microwave plasma CVD grown polycrystalline diamond (PCD) coated 4 in. Si wafers

Large area CVD grown diamond coatings should have very smooth surface in many of its applications, like microwave power transmission windows etc. Combination of mechanical and chemical forces during polishing helps to achieve desired surface roughness of the polycrystalline diamond (PCD) coatings. Authors report the variation of pressure, slurry feeding rate, addition of chemicals and the time of polishing to observe the efficiency of chemo-mechanical polishing (CMP) technique in planarising CVD diamond material grown over 100 mm diameter silicon wafers. PCD were found to be polished by bringing down the as-grown surface roughness from 1.62 µm to 46 nm at some points on large areas. One coherence scanning interferometer was used to check the roughness at different stages of CMP. Raman spectroscopy was used to evaluate the polished PCD samples in terms of their quality, internal stress at different positions on the same wafer surface after CMP process. It was found that the well polished regions were of better quality than the less polished regions on the same wafer surface. But due to coating non-uniformity of the deposited PCD grown by microwave plasma CVD over large area, CMP could not produce uniform surface roughness over the entire 100 mm diameter wafer surface. We concluded that CMP could effectively but differentially polish large area PCD surfaces, and further process improvements were needed.     

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。     

Temperature effects of pad conditioning process on oxide CMP: Polishing pad, slurry characteristics, and surface reactions

Temperature effects were investigated on the improvement of silicon dioxide (oxide) chemical mechanical polishing performances including removal rate and surface morphology by controlling the pad conditioning temperature. The characteristics of silica slurry including potential of hydrogen (pH), conductivity, particle size, and zeta potential were changed by the frictional heat of the polishing process and the remaining heat after a high-temperature pad conditioning process. These changed slurry properties made the oxide surface hydro-carbonate to be removed easily. The slurry residues in pores and grooves of the polishing pad were also clearly removed by the high-temperature pad conditioning process. These clear pores and enlarged grooves made the slurry attack the oxide surface. The planarity of the oxide film was improved by the use of a little softened pad after the high-temperature pad conditioning process.     

新型碱性抛光液对300mm TaN镀膜片CMP效果评估

TaN由于其良好的性能广泛用于布线铜与介质之间的阻挡层和黏附层.在对直径为300 mm的TaN镀膜片进行化学机械抛光(CMP)后,对比并分析了两种碱性抛光液对TaN去除速率、片内非均匀性、去除速率选择性和表面粗糙度的影响.结果表明,经过自主研发且不合氧化剂的碱性阻挡层抛光液抛光后,TaN的去除速率为40.1 nm/min,片内非均匀性为3.04％,介质、TaN与Cu的去除速率之比为1.69∶1.26∶1,中心、中间以及边缘的表面粗糙度分别为0.371,0.358和0.366 nm.与商用抛光液抛光结果相比,虽然采用自主研发的抛光液抛光的去除速率低,但片内非均匀性以及选择性均满足商用要求,且抛光后TaN表面粗糙度小,易清洗,无颗粒沾污.综合实验结果表明,自主研发的高性能碱性抛光液对TaN镀膜片具有良好的抛光效果,适合工业生产.     

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。     

硅片表面粗糙度对界面态的影响

针对硅片研磨和抛光产生的亚表面损伤层会影响载流子寿命及界面态的特点,采用机械减薄、机械抛光、化学机械抛光(CMP)制备出不同粗糙度的样品。通过傅里叶红外透射谱分析和C-V 测试分析表明,粗糙度大的硅片表面因表面损伤大,具有更低的红外透射率和更高的界面态密度。     

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.