硅晶圆CMP抛光速率影响因素分析

化学机械抛光(CMP)技术是半导体工艺中不可缺少的重要工艺.针对硅晶圆CMP平坦性问题,系统地考察了压力、转速、抛光垫、浆料、温度等因素对硅晶圆平坦化速率的影响,从中找到它们之间的优化参数,减少CMP工艺中的表面划伤、抛光雾、金属离子沾污,清除残余颗粒,保证硅晶圆的平坦化质量.     

硅晶圆CMP抛光速率影响因素分析

化学机械抛光（CMP）技术是半导体工艺中不可缺少的重要工艺。针对硅晶圆CMP平坦性问题，系统地考察了压力、转速、抛光垫、浆料、温度等因素对硅晶圆平坦化速率的影响，从中找到它们之间的优化参数，减少CMP工艺中的表面划伤、抛光雾、金属离子沾污，清除残余颗粒，保证硅晶圆的平坦化质量。     

化学机械抛光设备关键技术研究

化学机械抛光（CMP）技术作为目前唯一可提供在整个晶圆片上全面平坦化的工艺技术,已被越来越广泛地应用到了半导体领域。介绍了CMP技术原理、晶片夹持、抛光台温度控制、抛光垫修整、终点检测、抛光后清洗等技术以及未来对国内CMP设备的展望。     

CMP抛光机抛光盘温度的精确控制

CMP的加工过程,是对晶圆表面进行平坦化的过程,在对晶圆表面材料进行去除当中产生了热量,造成温度的上升,为了获得均匀的抛光去除率,达到全局的平坦化,必须对温度采取精确控制,分析研究了CMP加工过程中热量的产生,并介绍了一种对温度进行控制的方法。     

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。     

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。     

450 mm晶圆CMP设备技术现状与展望

分析化学机械平坦化(CMP)耗材发展现状及趋势,推断450 mm晶圆的CMP设备及技术的迫切性;在此基础上,展望450 mm晶圆将会采用系统集成技术、多区域压力控制承载器技术、抛光垫修整技术、终点检测技术、后清洗技术,并初步分析以上这些技术的特点。最后指出随着晶圆制造厂激烈竞争和持续投资,对450 mm的CMP设备要求必有所突破。     

CMP加工过程去除率的影响因素研究

CMP的加工过程,是对晶圆表面进行全局平坦化的过程,去除率是整个过程较为关键的指标。影响去除率的有下压力、抛光盘及抛光头的转速、温度、抛光液的种类等,综合考虑这些因素不仅能得到合理的材料去除率,优化平坦化效果,而且还能提高生产效率。     

CMP工艺晶圆表面颗粒去除问题的研究

CMP之后晶圆表面颗粒数目是CMP工艺的一项关键指标。针对Si CMP之后的清洗效果，分析了晶圆表面亲疏水性、清洗液浓度方面对清洗效果的影响。结果表明通过一定浓度的清洗液清洗抛光之后晶圆能取得较好的表面颗粒数量，满足工艺需求。     

采用PSG牺牲层的空腔结构平坦化工艺

对基于微机电系统(MEMS)采用磷硅玻璃(PSG)牺牲层的空腔结构平坦化工艺进行了研究。探讨了抛光液体积流量、抛光压力、抛光液种类对牺牲层抛光速率、均匀性和硅槽台阶高度的影响,并对膜层表面质量进行分析和表征。结果表明：二氧化硅类抛光液体积流量控制在120 mL/min,此时抛光速率最高且有利于节约成本;优化了抛光压力工艺参数,当晶圆背压和保持环压力之比为0.76,即当晶圆背压为320 g/cm³,保持环压力为420 g/cm³时,可有效地改善牺牲层薄膜的均匀性;引入二氧化铈类抛光液,采用两步抛光工艺,即粗抛时采用二氧化硅类抛光液,精抛时采用二氧化铈类抛光液,可以得到较为理想的台阶高度差;最后将化学机械抛光(CMP)后牺牲层表面形貌进行表征,得到较为优异的牺牲层薄膜质量。     

CMP抛光运动机理研究

通过对硅晶片化学机械抛光过程中抛光运动机理的理论分析,研究了硅晶片的抛光运动特性,探讨了主要工艺参数对硅晶片化学机械抛光后晶片表面粗糙度和表面平整度、抛光均匀性的影响规律。     

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硅片化学机械抛光技术分析

化学机械抛光是单晶硅衬底和集成电路制造中的关键技术之一,然而,传统的化学机械抛光技术还存在一定的缺点或局限性,为了得到更好的硅片平整度和表面洁净度,在300mm硅片的生产中采用了双面化学机械抛光技术.对双面化学机械抛光的优点以及系统变量对抛光速度和抛光质量的影响进行了详细地分析.     

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.     

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。     

硅片CMP抛光工艺技术研究

介绍了硅片机械-化学抛光技术,重点分析了10.16 cm硅片抛光加工过程中抛光液的pH值、抛光压力和抛光垫等因素对硅片抛光去除速率及表面质量的影响.通过试验确定了硅片抛光过程中合适的工艺参数,同时对抛光过程中出现的各种缺陷进行了分析总结,并提出了相应的解决方案.     

聚合物微球在Si片CMP中的作用机制

为了提高Si片的抛光速率,采用复合磨粒抛光液对Si片进行化学机械抛光。根据检测到的聚合物微球的Zeta电位,利用DLVO理论分析计算了PS,PMMA和BGF聚合物微球与SiO2磨粒在抛光液中的作用势能;利用TEM观察了SiO2磨粒与聚合物微球的吸附状况。分析计算和TEM观察均表明三种聚合物微球在抛光液中都能与SiO2磨粒相互吸附。通过Si片化学机械抛光实验,分别分析了抛光液中聚合物微球浓度、三种不同聚合物组成的复合磨粒抛光液对抛光速率的影响,研究了聚合物微球在Si片化学机械抛光中的作用机制。     

pH值对铌酸锂晶片抛光速率及抛光表面的影响

采用化学机械抛光方法,自制碱性抛光液对铌酸锂晶片进行抛光,通过试验得出适宜铌酸锂晶片抛光的pH值,配合压力、流量等外界参数可以得到较高的表面质量和较快抛光速率.分析了铌酸锂晶片在碱性条件下的去除机理和抛光液的pH值及抛光液中各个组分对抛光速率和表面质量的影响.     

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.     

ULSI制造中硅片化学机械抛光的运动机理

从运动学角度出发，根据硅片与抛光垫的运动关系，通过分析磨粒在硅片表面的运动轨迹，揭示了抛光垫和硅片的转速和转向以及抛光头摆动参数对硅片表面材料去除率和非均匀性的影响．分析结果表明：硅片与抛光垫转速相等转向相同时可获得最佳的材料去除非均匀性及材料去除率．研究结果为设计CMP机床，选择CMP的运动参数和进一步理解CMP的材料去除机理提供了理论依据．