硅片化学机械抛光技术的研究进展

随着硅片厚度的增大和芯片厚度的减小,硅片在加工中的材料去除量增大,如何提高其加工效率就成了研究的热点之一。由于化学机械抛光过程复杂,抛光后硅片的质量受到多种因素的影响,主要包括抛光设备的技术参数、耗材(抛光垫和抛光液)的性质和硅片自身在抛光时的接触应力状态等。本文介绍了硅片化学机械抛光技术的研究进展,讨论了影响硅片抛光后表面质量和表面材料去除率的因素,如抛光液、抛光垫、抛光压力等,并对目前用于硅片化学机械抛光的先进设备进行了综述。      

新型抛光垫沟槽及其在化学机械抛光中的作用研究进展

化学机械抛光过程中,抛光垫性能是影响抛光质量和抛光效率的重要因素之一,而抛光垫的性能又受其表面沟槽结构形状的影响。在介绍几种常见抛光垫沟槽结构形状的特性及其作用研究的基础上,介绍了新型抛光垫沟槽的研究进展,总结了几种新型抛光垫沟槽对抛光效果的影响,为抛光垫沟槽特性的进一步研究提供参考。     

化学机械抛光过程抛光液作用的研究进展

化学机械抛光(CMP)已成为公认的纳米级全局平坦化精密超精密加工技术。抛光液在CMP过程中发挥着重要作用。介绍了CMP过程中抛光液的作用的研究进展,综合归纳了抛光液中各组分的作用,为抛光液的研制和优化原则的制定提供了参考依据。     

铜化学机械抛光材料去除机理研究

本文根据铜CMP过程中表面材料的磨损行为,建立了铜CMP时的材料去除率构成成分模型,并通过材料去除率实验,得出了各机械、化学及其交互作用所引起的材料去除率及其作用率:当np=nw=200r/min时,有最佳材料去除率,此时单纯的机械作用率为9.2%;单纯的化学作用率为仅为2.1%,抛光垫的机械与化学交互作用率为5.08%;磨粒的机械与化学交互作用率为83.6%。通过对实验结果进行分析,可得如下结论:硅片化学机械抛光中,一定的参数下有一个最优的抛光速度;在最优的速度下,机械与化学之间交互作用达到平衡,这时可获得最高的材料去除率;硅片化学机械抛光过程是一个多变的动态过程,仅仅通过增加机械作用或化学作用不能获得理想的材料去除效果。本文的研究结果可为进一步研究硅片CMP时的材料去除机理提供理论参考依据。     

不锈钢电解质等离子体抛光表层元素化学形态演变及界面反应

目的 研究不锈钢经电解质等离子体抛光后,表层元素化学形态的变化及机制,为材料去除机理、表面性能、工艺参数、抛光液处理等相关研究提供参考。方法 通过表面粗糙度测试仪、扫描电镜分别对加工前后试样表面粗糙度、形貌变化进行测试表征。通过X射线光电子能谱技术,对加工前后试样表面及抛光液沉积物中主要元素的组成、化学态、分子结构进行测试表征。结合加工现象及材料去除机理,分析加工过程中固、液、气、等离子体之间的界面反应。结果 电解质等离子体抛光后,试样表面平整光亮,预处理中粗磨的痕迹已被完全去除。Ra平均值由0.311μm降低至0.045μm,Rq平均值由0.442μm降低至0.059μm,Rz平均值由3.260μm降低至0.369μm。与抛光前试样相比,抛光后试样表层检测到S⁺⁶和Ni⁺²,沉积物中的Fe均为Fe⁺³,Cr主要为Cr⁺³,含有少量Cr⁺⁶。抛光后试样表面及沉积物中金属元素的化合物主要为氧化物和氢氧化物。结论 电解质等离子体抛光316LVM不锈钢有显著效果,抛光后试样表面粗糙度...     

GaN基LED衬底材料化学机械抛光研究进展

概述了化学机械抛光作用机制,着重阐述了3种常见衬底(α-Al2O3,SiC,Si)的化学机械抛光现状,主要从抛光工艺参数和抛光液组成(不同磨料、磨料粒径、氧化剂、络合剂、pH值等)对晶片抛光效果的影响展开研究,并指出了目前化学机械抛光存在的问题,进一步展望了LED衬底化学机械抛光的发展前景。     

化学机械抛光中抛光垫的研究

抛光垫是化学机械抛光(CMP)系统的重要组成部分。它具有贮存抛光液，并把它均匀运送到工件的整个加工区域等作用。抛光垫的性能主要由抛光垫的材料种类、材料性能、表面结构与状态以及修整参数等决定。本文介绍CMP过程常用的抛光垫材料种类、材料性能、表面结构，总结了抛光垫的性能对CMP过程影响规律，认为：抛光垫的剪切模量或增大抛光垫的可压缩性，CMP过程材料去除率增大；采用表面合理开槽的抛光垫，可提高材料去除率，降低晶片表面的不均匀性；抛光垫粗糙的表面有利于提高材料去除率。对抛光垫进行适当的修整可以增加抛光垫表面粗糙度、使材料去除率趋于一致。与离线修整相比较，在线修整时修整效果比较好。     

化学机械抛光中抛光垫修整的作用及规律研究

抛光垫修整是化学机械抛光的重要过程之一.修整后抛光垫的性能主要由修整器的性能和相关的工艺参数决定.本文介绍常用金刚石修整器的颗粒性能、胎体材料及相关工艺参数,总结金刚石修整器在不同条件下对修整性能的影响规律,发现:金刚石颗粒的类型影响修整效率,RAS越大,修整效率越高;颗粒尺寸的增大有利于提高修整效率;粘结力的增大,可以提高修整效率和使用寿命;颗粒的均匀排列有助于抛光垫表面沟槽的形成;使用陶瓷作为胎体材料,可以提高使用寿命;修整压力及转速的增大,可以提高修整效率;修整温度会对抛光垫的沟槽、微孔及硬度产生影响,温度的升高,可以改善修整质量;修整密度越大,抛光垫的磨损率越高.最后对金刚石修整器的发展趋势做出展望.     

化学机械抛光垫的研究进展

化学机械抛光(CMP)作为一种超精密加工技术,在集成电路制造、计算机硬盘、微机电系统、光学元件加工等领域得到了广泛的应用。抛光垫设计制备、抛光垫磨损、抛光垫修整均会对化学机械抛光产生影响。首先从抛光垫基体、抛光垫表面纹理、抛光垫结构等3个方面对抛光垫设计制备相关研究进行了综述,重点介绍了不同基体材质抛光垫的抛光性能,指出了各材质抛光垫的优缺点。其次,介绍了抛光和修整过程中的抛光垫磨损,对比了各研究者建立的抛光垫磨损模型,概述了抛光垫磨损监测技术的研究现状,并指出目前抛光垫磨损状态的监测手段较为单一,采用融合多传感器信号对抛光垫磨损状态进行监测,可以提高其监测精度。为了进一步探究抛光垫修整对抛光性能的影响,归纳了修整器的结构参数,以及修整参数对修整效果的影响,介绍了几种新型修整器结构,并综述了抛光垫自修整技术的研究进展。最后,总结了目前关于研究抛光垫设计制备、抛光垫磨损、抛光垫修整等方面存在的问题,并对其发展前景进行了展望。     

钴掺杂硅溶胶的制备及其在A向蓝宝石抛光中的应用

目的 提高A向蓝宝石抛光速率.方法 分别采用诱导法和种子法制备了非球形和球形钴掺杂硅溶胶,并应用于A向蓝宝石的化学机械抛光.采用扫描电子显微镜(SEM)、电感偶合等离子体发射光谱仪(ICP)和X射线光电子能谱(XPS)检测产物颗粒的粒径及其分布、形貌、元素组成及存在状态等,采用CP-4抛光机对抛光速率进行验证,并用原子力显微镜测试抛光后的材料表面粗糙度,根据抛光后产物的XPS测试结果对抛光过程中的化学反应进行分析.结果 与纯硅溶胶相比,非球形钴掺杂硅溶胶抛光速率提高了37％,且表面粗糙度相近,而球形钴掺杂硅溶胶抛光速率却无明显优势.XPS结果显示,目前没有证据表明Co元素参与了化学反应.结论非球形钴掺杂硅溶胶在A向蓝宝石抛光中起到了积极作用,归因于其形状优势而非Al2O3与Co之间的化学反应.     

pH 值和表面活性剂对硅溶胶 CMP 抛光液的影响

目的研究pH值以及表面活性剂种类对CMP抛光液稳定性及抛光性能的影响。方法向硅溶胶中加入酸性或碱性pH值调节剂,配制不同pH值的CMP抛光液;通过添加不同类型的表面活性剂,研究表面活性剂对抛光液的稳定机理。结果硅溶胶CMP抛光液pH值为9.5时,加入非离子表面活性剂,抛光90 min后,铝合金表面粗糙度降低了55.4%,光亮度增加了131%,抛光质量较好。结论弱碱环境下,抛光液的稳定性和抛光性能优良,非离子表面活性剂有利于CMP抛光液的稳定性。     

CMP Pad Break-in Time Reduction in Silicon Wafer Polishing

This paper investigated the correlation between the surface conditions of the polishing pad and the break-in phenomena during silicon wafer polishing. The break-in is defined as pad conditioning to insure first polishing is consistent with second and following wafer polishing. A piezoelectric force sensor and an infrared (IR) sensor were installed on a silicon wafer polisher. The signals for friction force and temperature of the pad surface were measured simultaneously for monitoring the break-in phenomena during the polishing process. As a result of monitoring, the pad surface condition had the most significant effect on the break-in phenomena than compared to the other polishing parameters. Therefore, the control of the surface condition of the pad ensures the reduction of the break-in time during silicon wafer polishing.     

丙三醇水溶液电火花加工硅晶体特性研究

为了提高硅晶体电火花成形加工效率、降低电极损耗,采用丙三醇水溶液作为工作介质。分析了介质中的碳、氢、氧元素对加工效果的影响,以及电导率、粘度、介质成分对加工特性的影响,研究表明:击穿放电间隙受电导率与粘度的影响,丙三醇水溶液可提高放电间隙,增强加工稳定性;丙三醇分子会在放电高温下分解出碳分子,其自身的微观爆炸力可促使碳分子和极间蚀除产物向两极移动,增强了电极的涂覆效应,降低了电极损耗。工艺实验结果表明:丙三醇水溶液的加工特性优于去离子水,采用质量分数为30%的丙三醇溶液加工时的最佳占空比为1∶7,加工效率为11.88 mm~3/min,电极损耗比为3.7%。     

纤维增强铝硅合金中共晶硅变质机制的研究

利用挤压铸造制造了氧化铝纤维增强铝硅合金复合材料，在扫描电镜上观察了复合材料中的共晶硅形貌，研究了共晶硅变质机制，复合材料中的氧化纤维在铝硅共晶体的共生生长过程中，可触发孪晶，导致纤维附近的共晶硅呈变质形态。     

银圭涂层在电力系统应用研究

本文用测试了银圭涂层的附着力、柔韧性、耐冲击性能、耐盐雾实验等,考察该涂层的性能。通过扫描电镜观察了银圭涂层盐雾实验前后的围观形貌。     

机械搅拌添加硅颗粒法制备高硅铝合金的研究

采用向铝熔体中搅拌加入硅颗粒的方法制备高硅铝合金,研究了搅拌工艺参数对制备的合金微观组织的影响.结果表明,控制搅拌温度为700～720 ℃时,能够得到硅颗粒尺寸细小、均匀分布、与基体结合良好的高硅铝合金.对添加硅颗粒制备的Al-Si合金,在590～680 ℃不同的温度下进行等温处理,在590 ℃下保温30 min,能够使合金显微组织中的Si相明显细化,形状得到改善;随着保温温度的进一步升高,Si相变的粗大.     

雾化施液抛光硅片位错的化学腐蚀形貌分析

目的研究硅片经雾化施液抛光技术加工后存在的位错缺陷。方法应用化学腐蚀法、光学方法分析硅片不同部位的位错腐蚀形貌、位错密度及其分布,通过单因素实验研究雾化参数对位错形貌和位错密度的影响规律。在相同的工艺参数下,和传统抛光进行对比实验。结果雾化抛光硅片的平均位错密度为1.2×104/cm2,边沿处的位错密度小于其他区域。在相同的工艺参数下,雾化施液CMP的抛光液消耗量约为传统CMP的1/10,但硅片的位错腐蚀形貌和位错密度明显好于传统抛光,且蚀坑分布均匀分散,没有出现位错排等严重缺陷。通过增大雾化器的出雾量能有效改善硅片表层的位错缺陷。结论相对于传统抛光,雾化施液抛光技术能更加高效地去除硅片的位错缺陷。     

乙二胺-磷酸型退镍液研究

为了减少工件报废率和经济损失,介绍一种新型乙二胺-磷酸型退镍液的配方及其最佳工艺条件,采用静态吊片蚀刻法研究了该退镍液的配方和操作条件对退镍速率的影响.结果表明:在乙二胺为80g/L,磷酸161g/L,间硝基苯磺酸钠为60g/L,DDTC为0.5g/L,pH为10.5,操作温度为80℃时,其退镍速率达到最佳.该新型退镍液具有退速快、成本低和退镍容量大的优点,适用于镀镍不合格品的处理及含镍镀层工件的返修,从而使不合格的镀镍层重新获得良好的镀层质量.     

CMP中薄膜厚度问题研究

就目前CMP建模当中没有考虑到芯片表面的薄膜氧化所需时间对模型建立所产生的影响,以至最后模型的预测结果与试验结果相差甚多的问题进行探讨.在基于理论分析的基础上提出以椭偏仪法测定出芯片表面薄膜生成厚度与浸泡时间精确的对应关系.试验结果表明:在模型建立时,芯片表面薄膜厚度的生成时间对模型的建立有着重要影响,精确测定其时间对应关系将有助于使得所建模型的预测结果与试验结果进一步吻合.     

大尺寸硅片智能化CMP监控系统研究

将智能控制的设计思想和各工艺参数对化学机械抛光(CMP)的影响机理相结合,开发了智能化CMP监控系统,该系统具有学习、推理和记忆的功能,适用于多种CMP设备。系统得出的工艺参数可以直接控制CMP抛光机的各控制单元,并且与以往的凭借经验的加工方式相比,系统操作界面友好,输入简单,易于操作。通过对硅片CMP过程进行全面地智能监控,可实现硅片智能化批量生产,并且在保证硅片加工质量的前提下,可以大幅提高生产效率。