氧化铝抛光液对铝合金化学机械抛光性能的研究（英文）

化学机械抛光(CMP)已成为金属合金最具潜力的平坦化技术.为了优化铝合金CMP工艺,研究了磨料粒度、分散剂浓度以及pH调节剂对铝合金CMP性能的影响.结果表明:随着磨料粒度的增加,材料去除率(MRR)和平均表面粗糙度(Ra)均增加,而表面光泽度(Gs)降低.分散剂(聚乙二醇,PEG-600)的质量分数达到0.5%时,可以获得最优的表面质量和最佳的光泽度.浆料中添加适量的柠檬酸作为pH调节剂可同时获得较优的表面质量和较高的抛光效率,柠檬酸对铝合金CMP性能的影响是腐蚀作用和螯合作用的综合效应.此外,简要讨论了氧化铝抛光液对铝合金的静态刻蚀机理和CMP机理.氧化铝抛光液的最优配方为Al2O3 3.3μm、H2O2 4%、PEG-600 0.5%和H3Cit 1.5%.

氧化铝颗粒的表面改性及其在C平面(0001)蓝宝石衬底上的化学机械抛光(CMP)性质(英)

为了提高氧化铝颗粒的CMP性能,本工作探索了一种合适的改性方法。同时,为了改善其化学机械性能,通过与其表面羟基的硅烷化化学反应和与Al和仲胺的络合两种作用,用N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷表面改性氧化铝颗粒。本工作给出了化学反应机理,即N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷接枝到氧化铝表面。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)表征了改性氧化铝颗粒的组成和结构。结果表明:N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷已被成功地接枝到氧化铝颗粒的表面,导致改性比未改性的氧化铝颗粒具有更好的化学和机械性能。测试了未改性和改性的氧化铝颗粒在蓝宝石基底上的CMP性能。结果显示:改性氧化铝颗粒比未改性氧化铝颗粒有更高的材料去除速率和更好的表面质量。即,改性氧化铝颗粒在p H=10时比未改性氧化铝颗粒在p H=13.00时表现出更高的材料去除率,这将为减少设备腐蚀提供新思路。

羟乙基纤维素对氧化铝基蓝宝石抛光液的影响

为了解决水溶液中氧化铝纳米颗粒的团聚,将羟乙基纤维素(HEC)引入水体系中,研究了羟乙基纤维素对蓝宝石化学机械抛光的影响。结果发现氧化铝抛光液中加入1000 mg/kg HEC后,D50的粒径由318.7nm变为318.8nm,D90的粒径由702.5nm降低到568.2nm,D99的粒径由1337.6nm降低到910.2nm。当HEC浓度从0增加到1000mg/kg时,蓝宝石的材料去除速率从67nm/min增加到82.5nm/min,随着HEC浓度的再增加,材料去除速率逐渐降低。还发现材料移除速率趋势与HEC基氧化铝浆料在蓝宝石衬底表面上的接触角数据趋势相反。粗糙度为1.832nm的蓝宝石晶片通过纯氧化铝抛光液抛光后降为0.344nm,通过含有1000mg/kg HEC的氧化铝抛光液抛光后降为0.330nm。数据证明,HEC能有效防止氧化铝颗粒的团聚,使氧化铝抛光液抛光蓝宝石后的表面质量影响不大,可以推测所用浆料在蓝宝石表面的亲水性与CMP材料去除速率相关。