ULSI制造中铜化学机械抛光的腐蚀磨损机理分析

以超大规模集成电路(ULSI)芯片多层互连结构制造中的关键平坦化工艺——铜化学机械抛光(Cu—CMP)为研究对象，针对Cu—CMP中存在的抛光液的化学腐蚀作用和磨料的机械磨损现象，采用腐蚀磨损理论分析了Cu—CMP材料去除机理。提出铜CMP的材料去除中存在着机械增强的化学腐蚀和化学增强的机械磨损，并分析了Cu—CMP的静态腐蚀材料去除、机械增强的腐蚀去除与化学增强的机械去除机理。     

滚镀法制备磁性磨料的工艺研究

磁性磨料的制备问题是制约磁力研磨技术发展的瓶颈,其主要原因是结合剂对磨粒相的把持力不足。采用化学复合镀加滚镀的方式制备磁性磨料,选择Q235铁丝作为磁性磨料的铁磁相,粒径10μm的金刚石微粒作为磨粒相,化学镀镍层作为结合剂。探究了滚筒转速、磨粒相加入量、滚筒转动时间间隔和镀液搅拌速率对复合镀层表面形貌的影响。在滚筒转速7°/s、磨粒相加入量0.4 g/L、滚筒转动时间间隔5 min和搅拌速率300 r/min时,磨粒相在铁磁相表面分布均匀,制备的磁性磨料表面形貌最好,经400°C热处理1 h后对不锈钢片进行磁力研磨15 min,工件表面粗糙度Ra从1.84μm降低到0.5μm,满足磁性研磨的使用要求。     

磁粒光整加工基础研究

研究了磁场分布，磁场力及材料去除规律并进行相应的实验分析，从理论上证明了加工区域内磁场分布不均匀而导致的磁粒流动及磁刷形成的变化，是影响磁粒切削性能的关键因素；实验研究了磁场力、磁极形状对切削量的影响规律，结果与理论解析一致；而润滑剂可大幅度提高去除量，且表面粗糙度存在最佳值。研究成果为深入系统地研究加工机理提供理论依据和实践基础。     

用于金刚石摩擦化学抛光的Ni-W合金盘制备

为探究镀液成分、工艺条件等因素对Ni-W合金镀层的影响,制备出低内应力、高硬度的Ni-W合金盘,用于金刚石的摩擦化学抛光。采用单一性实验分别探究络合剂浓度、溶液pH、糖精钠浓度对镀层内应力、钨含量、硬度以及沉积速率的影响,并探究不同添加剂对镀层表面整平的效果。最终选用水杨醛为整平剂,并采用反向脉冲电流降低了镀层表面粗糙度,制备出硬度达HV 713,镀层厚度约为0.66 mm的Ni-W合金盘。使用合金盘对金刚石进行摩擦化学抛光,并探究合适的抛光工艺参数。在合金盘转速为8 000 r/min,压力为40 N时,金刚石的抛光效果较好,其材料去除率为5.56μm/min,磨削比达0.394,金刚石表面粗糙度S_a为3.7 nm。使用传统铸铁盘对金刚石进行摩擦化学抛光,通过对比磨损参数发现,Ni-W合金盘能够达到更好的抛光效果。     

超大规模集成电路制造中硅片平坦化技术的未来发展

在集成电路(IC)制造中,化学机械抛光(CMP)技术在单晶硅衬底和多层金属互连结构的层间全局平坦化方面得到了广泛应用,成为制造主流芯片的关键技术之一。然而,传统CMP技术还存在一定的缺点或局限性,人们在不断完善CMP技术的同时,也在不断探索和研究新的平坦化技术。在分析传统CMP技术的基础上,介绍了固结磨料CMP、无磨料CMP、电化学机械平坦化、无应力抛光、接触平坦化和等离子辅助化学蚀刻等几种硅片平坦化新技术的原理和特点以及国内外平坦化技术的未来发展。     

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.     

A signal processing method for the friction-based endpoint detection system of a CMP process

A signal processing method for the friction-based endpoint detection system of a chemical mechanical polishing(CMP) process is presented.The signal process method uses the wavelet threshold denoising method to reduce the noise contained in the measured original signal,extracts the Kalman filter innovation from the denoised signal as the feature signal,and judges the CMP endpoint based on the feature of the Kalman filter innovation sequence during the CMP process.Applying the signal processing method,the ...     

GCr15轴承钢脉冲电化学光整加工实验研究

对GCrl5轴承钢的脉冲电化学光整加工进行了实验研究，重点讨论了加工间隙、电流密度、脉冲参数、电解液浓度、加工温度等主要工艺参数对加工表面质量的影响规律。研究结果表明：用脉冲电化学光整加工技术加工GCrl5轴承钢能取得很好的效果，在轴承滚道光整加工中具有良好的应用前景。     

有限元法在旋转磁场磁粒研磨加工技术中的应用

磁场分布是影响磁粒研磨加工的重要因素之一，研究磁场分布的主要方法是数值计算法，本文介绍了旋转磁场磁粒研磨加工的基本原理，并用有限元法对旋转电磁场进行了计算，得到了一些重要结论。     

磁再约束等离子弧切割陶瓷实验研究

通过磁再约束等离子弧切割陶瓷实验，考察约束磁场对等离子弧特性，切割质量及无渣切速的影响规律，分析了所用磁约束装置的性能和方法的局限性，指出了进一步研究高质量约束磁场装置的必要性。