咪唑提升硅片CMP速率的机理研究

为了提高硅片的抛光速率,从机械作用及化学作用两个方面分析研究了咪唑在硅片表面的作用机理。接触角测试和静态腐蚀实验结果显示,咪唑对于硅表面的水解反应影响较小。Zeta电位结果显示,咪唑的加入使Zeta电位呈现上升的趋势,Zeta电位升高减弱了抛光垫、硅片、硅溶胶磨料之间的静电斥力,从而提高了硅的机械研磨速率。XPS分析显示,咪唑在硅片表面发生吸附行为,其1号位上的N原子由于具有更高的电子云密度,水解后替换了原有Si—H键中的H吸附在硅片表面,形成了新的Si—N键,使相邻原子间的化学键产生了极化现像,在机械力的作用下更容易被去除。相比传统以腐蚀为主的硅速率促进剂,咪唑在提高硅去除速率的同时保持低静态腐蚀速率,更加符合实际生产要求。     

硅片抛光工艺技术研究

硅片抛光是ＩＣ生产中的重要工序，为提高硅片和ＩＣ产品的质量。本文系统地介绍了ＨＥ系列新型高效抛光剂的制备方法、性能结构、抛光表面质量以及速率等，并探讨了抛光硅片的工艺技术，该技术经国内外几家大型专业厂生产线的实际应用，其效果良好。     

不同抛光参数对蓝宝石衬底CMP质量的影响

蓝宝石衬底化学机械抛光(CMP)质量直接影响器件的成品率和可靠性。抛光液和抛光工艺参数是影响CMP质量的决定性因素。为了得到更优的抛光液利用率以及更好的抛光效果,系统研究了自主研制的抛光液pH值、抛光压力、转速和流量等抛光参数对c面蓝宝石衬底化学机械抛光去除速率和表面粗糙度的影响。结果表明,去除速率随pH值、抛光压力、转速和流量的升高先增加后减小;表面粗糙度随pH值、抛光压力、转速的升高先减小后增加,随流量升高而慢慢降低。通过实验进行优化,当pH值为10.5、抛光压力为27.6 kPa、抛光头转速为40 r/min、抛光盘转速为45 r/min、流量为160 mL/min时,去除速率能稳定在2.69 μm/h,表面粗糙度为0.184 nm。此规律对指导工业生产具有重要的意义。     

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。     

抛光工艺对硅片表面Haze值的影响

随着超大规模集成电路的快速发展,硅片表面的Haze值对于现代半导体器件工艺的影响也越来越受到人们的重视.通过实验研究了精抛光工艺参数对硅片表面Haze值的影响规律.结果表明,随着抛光时间的延长,硅的去除量逐渐增大,硅片表面Haze值逐渐降低;同时抛光过程中机械作用与化学作用的协同作用对Haze值也有较大影响.随着抛光液温度的降低与抛光液体积流量的减小,化学作用减弱,硅片表面Haze值逐渐减小.而随着抛光压力的增大,机械作用逐渐起主导作用,硅片表面Haze值逐渐降低.但当Haze值降低到某一数值后,随着硅去除量的增大、抛光液温度的下降、抛光液体积流量的降低、抛光压力的增大,硅片表面的Haze值基本保持不变.     

ULSI电路层间SiO_2介质CMP工艺与抛光液

阐明了化学机械抛光(CMP)工艺在集成电路制造中所发挥的关键作用,介绍了作为IC多层布线层间介质SiO2的化学机械抛光机理及其抛光液在化学机械抛光中扮演的重要角色,着重分析了影响SiO2介质化学机械抛光质量的主要因素并在此基础上提出CMP工艺的优化工艺条件以及今后SiO2介质CMP研究重点。     

酸性层间介质CMP抛光液胶体稳定性的研究

针对酸性硅溶胶(SiO₂)抛光液稳定性较差的问题,研究在磨料质量分数为16%,抛光液pH值为3的条件下,添加不同浓度阴离子表面活性剂烷基多苷磺基琥珀酸单酯盐(APG)、非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚-9(AEO-9)、高聚物聚丙烯酸(PAA)、聚乙二醇(PEG)对酸性抛光液的分散性能与SiO₂去除速率的影响。通过研究不同分散剂对抛光液的Zeta电位、粘度、紫外光谱、去除速率的影响,确定了不同分散剂的最佳浓度。研究表明,当在抛光液中分别滴加质量分数0.15%AEO-9、0.1%PEG、0.2%PAA、0.15%APG时,其抛光液的分散性能与抛光性能达到最佳;其中AEO-9的分散效果与抛光性能最好,在溶液中滴加质量分数0.15%AEO-9时,其溶液Zeta电位为-31.04 mV,粘度为5.58 mPa·s,去除速率为311.2 nm/min,并可使表面粗糙度降至0.235 nm。揭示了AEO-9在酸性硅溶胶体系下的作用机理。     

W-Mo合金CMP工艺参数的影响与优化研究

简述了金属化学机械抛光的机理。将半导体制造工艺中的化学机械抛光技术拓展并应用到W-Mo合金表面加工中,在实现W-Mo合金材料表面高平坦度、低粗糙度的前提下,提高W-Mo合金去除速率。针对W-Mo合金的性质,选用碱性抛光液,并采用田口方法对抛光液pH值、抛光压力和抛光盘转速三个重要因素进行了优化设计,得到以去除速率为评价条件的综合最优抛光参数。实验分析表明,当抛光液pH值为11,抛光压力为80 kPa,抛光盘转速60 r/min时,可以获得较高的去除速率。     

CMP抛光机抛光台温度控制的研究

阐述了CMP抛光机抛光台的温度控制方法。用有限元软件ANSYS模拟了抛光台和循环水的热交换过程,并且分析循环水的流量和温度对热交换效率的影响,得出循环水流量和温度跟热交换效率的关系。根据它们之间的关系,设计了一种CMP抛光机抛光台温度控制系统和方法,通过有限元软件ANSYS模拟了该温度控制系统和方法的控制过程,模拟结果...     

基于DOE优化设计抛光工艺参数

适宜的抛光工艺参数对Si片表面平整度TTV、TIR、STIR等参数起到至关重要的作用.介绍了化学机械抛光(CMP)有效实现Si片全局和局部平坦化的方法和设施,指出并说明CMP是一种化学作用和机械作用相结合的技术,给出了其影响因素.利用DOE(design of experiment)实验方法,结合实际生产条件,获得并验证了最优化的生产工艺参数,改善了Si片表面平整度.     

300mm硅片CMP设备装载技术研究

定位装载机构是硅片化学机械抛光（CMP）设备的一个重要组成部分。本文通过对目前CMP设备中硅片定位装载机构的介绍、分析与比较,介绍了一种新型定位装载机构的功能、结构原理及控制原理,并最终通过在工艺试验中的实际应用确定了该机构已基本达到设计要求。     

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.     

Effect of Nano-sized CeO2 Abrasives on Chemical Mechanical Polishing of Silicon Wafer

The conception of the soft layer during chemical mechanical polishing（CMP） was proposed for the first time. The soft layer was a reaction layer formed on the silicon surface; it was softer than the silicon substrate and its thickness was about several nanometers. The existence of the soft layer could increase the material volume removed by one particle and increase the material removal rate during CMP. At the same time, the soft layer could decrease the cutting depth of the abrasive particle so as to realize ductile grinding, and it is useful to decrease the roughness of the polished surface and to improve the polishing quality.     

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.     

化学机械抛光压力控制技术研究

概述了化学机械抛光技术的发展现状,讨论分析了主要工艺参数对抛光机理的影响。重点论述了化学机械抛光工艺中不同压力控制方法及其技术特点,提出了一种新的压力控制方案,并通过实验验证了该控制技术的先进性。     

超薄硅双面抛光片抛光工艺技术

MEMS器件、保护电路、空间太阳电池等的制作需要使用硅双面抛光片,并且要求抛光片的厚度很薄,传统的硅抛光片加工工艺已经不能满足这一要求.介绍了一种用于超薄硅单晶双面抛光片加工的抛光工艺方法.通过对硅片抛光机理[1],抛光方式、抛光工艺的研究和对抛光工艺试验结果的分析,解决了超薄硅单晶双面抛光片在加工过程中碎片率高、抛光...     

单晶SiC电化学腐蚀及化学机械抛光

通过电化学工作站对4英寸(1英寸=2.54 cm)n型单晶SiC(4H-SiC)进行电化学腐蚀特性研究,采用36GPAW-TD单面抛光机对其Si面和C面进行了化学机械抛光(CMP)。结果表明,采用H2O2和NaClO作为氧化剂,均可促进SiC的电化学腐蚀并提高其抛光去除速率,其促进作用与氧化剂浓度和抛光液的pH值密切相关。选择含体积分数5%的H2O2、pH值为12的SiO2抛光液对SiC进行CMP,得到的Si面抛光速率可以达到285.7 nm/h。在含H2O2抛光液中引入适量的NaNO3和十二烷基硫酸钠,SiC表现出较高的腐蚀电位绝对值和去除速率。在H2O2和NaClO抛光液体系中,SiC的去除速率与其腐蚀电位的绝对值正相关,该结果对实际应用有一定的借鉴意义。     

阴离子对铜化学机械抛光的影响

在化学机械抛光过程中,抛光液的组成对抛光速率和表面质量有重要影响。利用自制抛光液,研究了在过硫酸铵体系抛光液中不同阴离子(硝酸根离子、溴离子、氯离子)对抛光速率的影响;采用动电位极化扫描技术对各抛光液在金属表面的成膜性能进行分析。结果表明,硝酸根离子的加入加快了阳极溶解反应,低浓度硝酸根离子的加入对抛光速率影响的波动性较大,随着浓度的增加抛光速率逐渐趋于初始值;随着氯离子(≥1mmol/L)或溴离子浓度的增加,抛光液的氧化性能降低,抛光速率不断降低;当溴离子浓度为0.1mmol/L时,Icorr值最小,抛光时对金属铜表面腐蚀程度较小。     

铜CMP碱性抛光液中氧化剂的电化学行为研究

化学机械抛光(CMP)工艺是IC工艺中大马士革工序的关键步骤。抛光液的电化学行为研究对抛光质量的控制具有重要意义。采用电化学测试手段,研究碱性抛光液中氧化剂(H₂O₂)对铜表面钝化膜的成膜影响,分析H₂O₂对抛光速率、表面粗糙度的影响机理。通过实验确定,在0.5% SiO₂磨料和3% 表面活性剂的碱性抛光液中,添加0.5%的H₂O₂和3%的FA/OⅡ型螯合剂可获得大于800 nm/min的高抛光速率和表面粗糙度为22.2 nm的较佳平坦效果。