化学机械抛光中的硅片夹持技术

目前半导体制造技术已经进入0.1 3μm时代,化学机械抛光(CMP)已经成为IC制造中不可缺少的技术.本文描述了下一代IC对大尺寸硅片(≥300mm)局部和全局平坦化精度的要求,介绍了目前工业发达国家在化学机械抛光加工中硅片夹持技术方面的研究现状,分析了当前硅片夹持技术中存在的问题,并指出了未来大尺寸硅片超精密平坦化加工中夹持与定位技术的发展趋势.     

大直径硅晶片化学机械抛光及其终点检测技术的研究与应用

化学机械抛光是硅片全局平坦化的核心技术,然而在实用阶段上,这项技术还受限于一些制造系统整合上的问题,其中有效的终点检测系统是影响抛光成效的重要关键.若未能有效地监测抛光运作,便无法避免硅片产生抛光过度或不足的缺陷.本文在介绍CMP机制与应用的基础上,系统分析了CMP终点检测技术的研究现状及存在的问题.     

聚氨酯抛光垫机械抛光钆镓石榴石晶片

钆镓石榴石（gadolinium gallium garnet,GGG）晶片是一种性能优良的激光材料,但其在抛光后易产生划痕、效率低。为保证GGG晶片的平面度、提高抛光效率,同时控制划痕现象,使用聚氨酯抛光垫进行机械抛光,研究抛光压力、抛光盘转速对平面度和表面粗糙度的影响。研究表明:使用聚氨酯抛光垫可以有效避免加工过程中产生划痕。在载荷127g/cm2,转速70r/min的条件下,抛光30min后的平面度可达到226nm,表面粗糙度RMS可达到36.3nm;表面缺陷较小,可被后续化学机械抛光很快去除。      

磁粒研磨加工技术

磁粒研磨加工技术是磁场在机械加工领域的应用之一。研究表明：磁粒研磨是加工内圆和外圆等复杂曲面的有效方法。阐述了磁粒研磨加工的原理、特点和影响因素等。     

铜布线化学机械抛光技术分析

对用于甚大规模集成电路(ULSI)制造的关键平坦化工艺——铜化学机械抛光(CMP)技术进行了讨论。着重分析了铜化学机械抛光的抛光过程和相关的影响因素；根据现有的研究成果主要介绍了铜化学机械抛光的化学材料去除机理；在分析抛光液组成成分的基础上，总结了现有的以H2O2为氧化剂的抛光液和其他酸性、碱性抛光液以及抛光液中腐蚀抑制剂的研究情况；指出了铜化学机械抛光今后的研究重点。     

大直径硅片超精密磨削技术的研究与应用现状

随着IC制造技术的飞速发展，为了增加IC芯片产量和降低单元制造成本，硅片趋向大直径化，原始硅片的厚度也相应增大以保证大尺寸硅片的强度；与此相反，为了满足IC封装的要求，芯片的厚度却不断减小，需要对图形硅片进行背面减薄。硅片和芯片尺寸变化所导致的硅片加工量的增加以及对硅片加工精度和表面质量更高的要求，使已有的硅片加工技术面临严峻的挑战。本文详细分析了传统硅片加工工艺的局限性，介绍了几种大直径硅片超精密磨削加工工艺的原理和特点，评述了国内外硅片超精密磨削技术与装备研究和应用的现状及发展方向，强调了我国开展大直径硅片超精密磨削技术和装备研究的必要性。     

无氰脉冲电镀金-铜合金工艺的研究

研究了一种以亚硫酸钠-HEDP为主配位剂的无氰脉冲电镀金-铜合金工艺。通过单因素试验考察了镀层表面形貌和沉积速率,并得出电流密度、镀液pH值、镀液温度和搅拌速率的影响规律及一组优选电镀工艺参数:电流密度0.3A/dm~2,镀液pH值9.0,镀液温度60℃,搅拌速率1 000r/min。另外,评价了镀层和镀液的各方面性能。结果表明:镀层仅含金、铜元素;镀层表面细致均匀,孔隙率低,平整性好,无裂纹;镀层硬度高,结合力好,耐蚀性强;电流效率高,镀液稳定性好。     

铜抛光液的电化学行为研究

为分析用于超大规模集成电路(ULSI)中铜化学机械抛光(CMP)所使用抛光液的添加剂对铜硅片的氧化、溶解和腐蚀抑制行为,以双氧水为氧化剂,柠檬酸为络合剂,苯丙三唑(BTA)为腐蚀抑制剂,在pH5的条件下进行抛光液的电化学行为研究.测试了铜在抛光液中的极化曲线、交流阻抗谱以及静腐蚀量.试验结果表明:添加络合剂柠檬酸降低了原来处于钝化状态下的铜抛光液系统的阻抗;加入缓蚀剂BTA后,Cu-H2O2-Citric acid-BTA系统的交流阻抗值增大.测试到的Cu-H2O2-Citric acid系统由于存在铜的不可逆氧化过程,导致了Warburg阻抗的存在;添加BTA后,在铜的表面生成了CuBTA的缓蚀膜,抑制了铜的腐蚀并改变了铜在Cu-H2O2-Citric acid系统中的电化学反应过程.     

单晶硅纳米级磨削过程的理论研究

对内部无缺陷的单晶硅纳米级磨削过程进行了分子动力学仿真,从磨削过程中瞬间原子位置、磨削力、原子间势能、损伤层深度等角度研究了纳米级磨削加工过程,解释了微观材料去除、表面形成和亚表面损伤机理。研究表明：磨削过程中,单晶硅亚表面损伤的主要形式是非晶结构形式,无明显的位错产生,硅原子间势能的变化是导致单晶硅亚表面损伤的重要原因;另外,发现磨粒原子与硅原子之间有黏附现象发生,这是由于纳米尺度磨粒的表面效应而产生的。提出了原子量级条件下单晶硅亚表面损伤层的概念,并定义其深度为沿磨削深度方向原子发生不规则排列的原子层的最大厚度。     

过渡金属作用下的金刚石石墨化机理研究*

从电子和原子角度解释了过渡金属对金刚石石墨化催化作用的机理,即过渡金属具有空d轨道,并且在某一面上与金刚石(111)面原子符合对准原则。为了验证此结论,基于第一性原理建立铬、铁、钴、钛、铂、铝、铜原子与金刚石原子的作用模型,进行仿真计算,得到不同过渡金属对金刚石石墨化的影响规律。仿真结果表明：Cr、Fe、Co、Ti、Pt作用下的金刚石结构出现不同程度的石墨化现象,而Al、Cu作用下的金刚石无石墨化现象。不同金属作用下金刚石原子结构的平面度由小到大依次为铁、铬、钴、钛、铂、铝、铜;碳原子间方差由小到大依次为铁、铬、钴、铂、钛、铝、铜;系统能量变化由大到小的顺序依次为铁、铬、钴、铂、钛。通过比较,铁、铬、钴原子对金刚石石墨化具有明显的催化作用,铂、钛原子有一定的催化作用,而铝、铜原子则无催化作用。当金属具有空d轨道且与金刚石在一定面上符合对准原则,未配对电子越多,金属对金刚石石墨化的催化作用越强;反之,当金属价电子层无d轨道或d轨道电子是充满状态时,金属对金刚石石墨化无催化作用。该研究为利用金刚石石墨化机理刃磨金刚石刀具提供了理论基础。