纳米CeO2磨料在硅晶片化学机械抛光中的化学作用机制

通过分析化学机械抛光过程中软质层的形成及其作用过程,研究了使用纳米CeO2磨料进行化学机械抛光时化学作用的机制。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基体表面的腐蚀层,其硬度比基材小,厚度在几个纳米左右。软质层的存在一方面增大单个磨料的去除体积,增加材料去除速率;另一方面能减小磨料嵌入硅晶片基体的深度,这对于实现担性磨削,降低抛光表面粗糙度,提高抛光质量,以及改善抛光效果都有着重要的作用。     

硅衬底的化学机械抛光工艺研究

在分析硅衬底CMP的动力学过程基础上,提出了在机械抛光去除产物过程中,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氧化铈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抛光过程的重要因素,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、pH值、温度、流量和浓度等.抛光后清洗,抛光雾得到了有效控制.     

超细CeO2磨料对硅片的抛光性能研究

用均相沉淀法制备了不同形状和尺寸的CeO2超细粉体，并配制成不同pH值的抛光液对硅片进行化学机械抛光。研究了不同粒径CeO2磨料的抛光效果，结果表明，微米级的CeO2磨料粒径比较大，切削深度比较深，材料的去除是以机械作用为主。随着磨料粒径的减小，切削深度随之减小，材料以塑性流动的方式去除，最终在2μm的范围内得到了微观表面粗糙度Ra=0．120nm的超光滑表面。实验证明，CeO2磨料对硅片具有良好的抛光效果。     

添加剂对电诱导GaN晶片化学机械抛光的影响

为研究添加剂对氮化镓(GaN)晶片化学机械抛光(CMP)材料去除率的影响,采用直流电源对n型GaN晶片进行电化学刻蚀,利用X射线光电子能谱(XPS)和原子力显微镜(AFM)研究电诱导辅助下GaN晶片CMP过程中,对苯二甲酸(PTA)和H₂O₂对其材料去除的影响。结果表明:在添加电流的条件下,随着H₂O₂体积分数增大,GaN材料去除率先升高后降低;随着PTA浓度的增加,GaN材料去除率先增加后减少;在H₂O₂体积分数为4%,PTA浓度为10 mmol/L条件下,GaN晶片的化学机械抛光材料去除率最高,为693. 77 nm/h,抛光后GaN晶片表面粗糙度为0. 674 nm;通过XPS分析,电诱导后GaN晶片表面的Ga₂O₃含量增加,表明电流作用促进了GaN材料表面的氧化腐蚀作用,进而提高了其CMP材料去除速率。     

化学机械抛光工艺中的抛光垫

抛光垫是晶片化学机械抛光中决定表面质量的重要辅料。研究了抛光垫对光电子晶体材料抛光质量的影响：硬的抛光垫可提高晶片的平面度;软的抛光垫可改善晶片的表面粗糙度;表面开槽和表面粗糙的抛光垫可提高抛光效率;对抛光垫进行适当的修整可使抛光垫表面粗糙。     

计算机硬盘基片的亚纳米级抛光技术研究

随着计算机磁头与磁盘间隙的不断减小,硬盘表面要求超光滑(亚纳米级粗糙度)。化学机械抛光技术是迄今几乎唯一的全局平面化技术。研究了抛光液特性与计算机硬盘基片的化学机械抛光性能间的关系,结果表明,抛光后表面的波纹度(Wa)、粗糙度Ra)以及材料去除量强烈依赖于抛光液中磨粒的粒径、磨粒和氧化剂的浓度等因素。借助对抛光后表面的俄歇能谱(AES)分析,对其化学机械抛光机理进行了探讨。     

用于超精密硅晶片表面的化学机械抛光(CMP)技术研究

化学机械抛光(CMP)技术作为目前唯一的可以提供在整个圆硅晶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。重点叙述了CMP技术背景、设备、抛光原理、发展现状、存在的问题以及未来的发展趋势。     

超精密砷化镓晶片抛光机的研制

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。通过了解化学机械抛光(CMP)技术原理,分析出影响晶片抛光质量的主要因素基础上开发了超精密砷化镓晶片抛光机。重点介绍了该抛光机结构组成,及其研制的关键技术和创新点。     

Ta-W合金的化学机械抛光实验研究

针对Ta-W合金材料圆薄片零件化学机械抛光工艺,设计了Ta-W合金材料CMP抛光液。采用单因素法,试验改变抛光液内组份的含量对抛光速率和抛光件表面质量的影响,以确定抛光液中各组分的最佳含量区间。找到化学作用与机械作用的最佳结合点,使两者的作用效果得到良好的匹配,才能获得高去除率、平面度好、无表面损伤的加工工艺。     

基于AFM的化学机械抛光磨粒模拟研究

当前的化学机械抛光(CMP)磨损模型中大多数都缺少微观试验数据的支持。为进步揭示CMP中纳米磨粒对材料表面的磨损机制,提出了采用原子力显微镜(AFM)来模拟CMP中的单个磨粒的试验方案,并验证该模拟试验方案的可行性。结果表明:采用AFM探针来模拟CMP过程中单个磨粒对芯片表面的磨损与相互作用的试验方案是完全可行的;可以通过AFM探针对芯片表面的相互作用与磨损,模拟得出单个磨粒对芯片表面的作用与磨损状况,并可以在此微观试验数据的基础上建立起新的CMP磨损模型。     

静电层层自组装复合磨粒及抛光液的抛光性能研究

利用静电层层自组装原理,通过PDADMAC在聚合物粒子表面改性和吸附不同层数的SiO2磨粒,制备n-SiO2/BGF复合磨粒及其抛光液。分析了交替吸附PDADMAC和SiO2磨粒的BGF微球表面Zeta电位的变化,利用TEM表征了不同层数的n-SiO2/BGF复合磨粒SiO2磨粒的吸附情况。分析了聚合物表面磨粒的吸附层数、游离磨粒浓度、聚合物粒径对复合磨粒抛光液抛光的影响。抛光实验表明:3-SiO2/BGF复合磨粒抛光液的材料去除率最高,为368.8nm/min;复合磨粒抛光液中的聚合物粒子为1～2μm、游离磨料SiO2的质量分数为5%时,材料去除率取得较大值。经3-SiO2/BGF复合磨粒抛光液抛光后的硅表面,在10μm×10μm范围内,表面粗糙度从0.3μm降至0.9nm,峰谷值小于10nm,表明复合磨粒抛光液对硅片具有良好的抛光效果。     

醇水均匀沉淀法制备纳米CeO2粉体工艺及机理研究

在醇-水体系中以六亚甲基四胺（HMT）为缓释沉淀荆制备了纳米CeO2粉体,并用TEM和BET对其进行了表征,考察了制备过程中工艺参数对CeO2粉体颗粒大小及团聚的影响,并对影响机理进行了探讨。结果表明：在较佳工艺条件下制备的纳米CeO2平均尺寸约为8nm,与传统的水溶液均匀沉淀法相比较,该方法得到的粉体粒径更小,且分散性好。     

固结磨粒化学机械抛光硅片的不规则表面微小去除量测量

现代加工精度不断提高,常需对材料的微小去除量进行测量。本文针对固结磨粒超精密抛光硅片时,出现不规则加工表面形状的材料去除量测量问题,采用一种常见的表面粗糙度测量仪,在完成硅片表面粗糙度测量的同时,对其表面形貌进行测量。然后用AutoCAD对加工表面的形状图形进行处理,得到抛光截面面积大小,进而通过计算得出材料去除量。实验证明该方法快速准确,较好地解决了实验过程材料微小去除量测量的难点和准确性问题。     

高浓度硼扩散硅片CMP工艺研究

"叉指式微加速度计"的研制,需要使用高浓度硼扩散硅片,而硅片经过高浓度硼扩散后,硅片双面生长了一层硼硅玻璃,很难将其去除,不能在高浓度硼扩散层上制作更好的"叉指式微加速度计"结构.针对上述问题,在CMP研磨抛光工艺中,针对上述问题,在CMP研磨抛光工艺中,选择合适的研磨料和抛光料以及研磨盘和抛光盘,通过对浆料浓度、流量大小、抛光温度进行改进,优化研磨抛光工艺流程及工艺参数,以完成高浓度硼扩散硅片的表面平坦化.     

纳米二氧化硅提高PTFE硬度的机制研究

采用溶剂蒸发法和固体纳米粉末混合法2种工艺制备了SiO2/PTFE复合材料。结果表明,随着SiO2含量的增加,复合材料的硬度增加,但采用溶剂蒸发法制备的复合材料具有更好的强化效果,在含量达到50%时,硬度达到最大,比固体粉末法制备的复合材料的硬度高6倍。XRD分析表明,随着SiO2含量增加,PTFE结晶度降低。SEM对其断口形貌进行观察表明,采用溶剂蒸发法制备的复合材料,纳米SiO2粒子可以较均匀分散在基体中,有效地阻碍了PT-FE分子链段的运动和规整排列。红外光谱分析表明,纳米SiO2粒子与PTFE分子之间存在着氢键作用力,因而硬度增加较大。     

硅片的几何参数及测试

本文介绍了硅片的几何参数:直径、厚度、平整度、粗糙度、弯曲度、翘曲度等的含义和测试原理及方法。     

匀胶托盘几何参数对硅片形变的影响研究

基于FLUENT进行了数值模拟试验,探讨了匀胶托盘几何参数对硅片形变的影响。研究结果表明:在相同真空负压作用下,当承片台直径D小于30mm时,硅片的形变主要为翘曲变形;当承片台直径D大于45mm时,硅片的形变受旋涂匀胶托盘形变的影响增大,在硅片边缘处发生下翘形变。在相同出口速度下,硅片中心周围处的形变和真空度均随着真空吸片口直径d的增大而增大。当承片台面积为其所吸附硅片面积的(1/2~3/5)附近且真空吸片口直径为3mm左右时,旋涂硅片的形变量最小。     

硅片硬质抛光盘化学机械抛光工艺参数优化试验研究

在二氧化硅抛光液中加入聚合物微球,对硅片进行了复合粒子硬质抛光盘化学机械抛光试验.应用田口法对玻璃盘表面粗糙度、聚合物微球粒径、聚合物微球质量分数3个影响硅片材料去除率的因素进行了优化分析,得到以材料去除率为评价条件的最优抛光参数.对玻璃盘表面粗糙度和聚合物质量分数对硅片材料去除率的具体影响进行了实验分析,验证了上述结论.结果表明:玻璃盘的表面粗糙度与聚合物微球的粒径相适应和聚合物微球质量分数适中时,可以获得较高的抛光效率.