单晶SiC的化学机械抛光及辅助技术的研究进展

由于单晶碳化硅(SiC)的传统化学机械抛光(chemical mechanical polishing,CMP)技术加工效率低,故提高SiC表面质量和材料去除率成为研究热点.总结了CMP中抛光液的主要成分,比较了CMP辅助抛光技术对单晶SiC抛光性能和作用机理的影响,并对单晶SiC-CMP技术的未来发展进行了展望.

基于纳米二氧化硅浆料的化学机械抛光研究

化学机械抛光技术是当今时代能实现集成电路(IC)制造中晶圆表面全局平坦化的重要技术。集成电路芯片上各个功能元器件制作完成之后,需用金属导线按照特定的功能将其连接。金属铜具有低电阻率、高导热系数和优异的抗电迁移能力,是实现互连最为重要的金属材料。目前,主要采用双大马士革工艺实现芯片各元器件之间的铜导线互连,该工艺对每一层布线后铜的表面平整度有非常高的要求。因此,需采用合适的化学机械抛光技术对铜导线进行处理。研发了一款以纳米SiO_(2)为磨料的化学机械抛光液,可用于金属铜及其合金的化学机械抛光作业,浆料pH值在9—10之间且质量分数可调,研究了抛光液磨料含量和抛光工艺参数对其抛光铜片效果的影响。结果表明:抛光液中的纳米SiO_(2)磨粒原生粒径为(50±20)nm,比表面积为(50±10)m^(2)·g^(-1),粒径分布均匀,且能长时间保持稳定分布状态,经过约280 d的跟踪监测,浆料中SiO_(2)粒子中位粒径仅增大4.5%,浆料稳定性良好;抛光可实现单质铜表面亚纳米级精度,在抛光液磨料质量分数为25%、抛光加载压力为10 N、抛光头和抛光盘转速为150 r·min^(-1)且逆向旋转的工艺条件下,单质铜表面粗糙度最低,可达1.33 nm;单质铜的材料去除率最高可达160 nm·min^(-1),能够满足IC制造过程中晶圆表面快速平坦化加工的需求。

石英晶片化学机械抛光工艺优化

为同时优化化学机械抛光(CMP)后石英晶片平面度和表面粗糙度,进行化学机械抛光协调控制实验。分析了抛光时间、抛光转速和抛光压力对石英晶片平面度和表面粗糙度的影响,确定了最佳工艺参数。研究结果表明:石英晶片平面度和表面粗糙度都随抛光时间延长而优化,在150 min时,平面度和表面粗糙度都能达到稳定。抛光时间为150 min、抛光盘转速为50 r/min、抛光压力为53.5 N时,能使晶片同时得到较好的平面度和表面粗糙度,此时平面度为2.03μm,表面粗糙度为0.68 nm。

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。

化学机械抛光(CMP)技术

介绍了半导体加工领域蓬勃发展的CMP技术。重点叙述了CMP技术的发展历程、采用的设备和消耗品、技术现状、新应用以及该技术主要使用的SiO_2CMP浆料的制备技术。

用于温度补偿型声表面波滤波器温补层的化学机械抛光工艺

在制备温度补偿型声表面波(TC-SAW)滤波器温补层工艺过程中,温补层薄膜的厚度控制、膜层质量控制和膜厚不均匀性(NU)控制十分重要。对TC-SAW滤波器晶圆的温补层的化学机械抛光(CMP)工艺进行了研究,探讨了不同晶圆背压和保持环压力的比值、抛光头转速和抛光盘转速的比值等对温补层的影响,进一步优化工艺参数,并研究了CMP对温补层表面粗糙度的影响。结果表明:采用优化后的工艺参数,即晶圆背压与保持环压力比值约为1.46(晶圆背压为350 g/cm^(3),保持环压力为240 g/cm^(3))、抛光头转速为93 r/min、抛光盘转速为87 r/min时,可以获得厚度稳定、表面均匀性良好、粗糙度为0.4 nm的膜层。最后将TC-SAW滤波器晶圆温补层进行化学机械抛光,得到膜厚为605.4 nm,总厚度偏差(TTV)为62.06 nm,NU为2.54%的温补层表面,最终得到滤波器的温漂系数为-1.478×10^(-5)/℃,可以满足设计要求,提高了滤波器的合格率。

关于304不锈钢的绿色化学机械抛光研究

在化学机械抛光工艺的基础上进行改进,采用包括氧化铝、L-苹果酸、双氧水、乳化剂、新型绿色抛光液的磨料配方,进行化学机械抛光正交试验,分析各影响因素在表面粗糙度与材料去除率中的权重,进而开发了一种新型绿色环保抛光液(pH=3,0.3%双氧水、0.3%乳化剂OP-10、1.5%甘氨酸)。L-苹果酸进一步增加了抛光效率,双氧水提高了抛光液的氧化性,所以新型抛光工艺具有较高的抛光效率和抛光质量,并且可以降低不锈钢表面的腐蚀速率。

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。

ULSI硅衬底的化学机械抛光

在分析 UL SI中硅衬底 CMP的动力学过程基础上 ,提出了在机械研磨去除产物过程中 ,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硅溶胶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研磨过程的重要因素 ,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、p H值、温度、流量和浓度等 .采用含表面活性剂和螯合剂的清洗液进行抛光后清洗 ,表面颗粒数优于国际 SEMI标准 。

蓝宝石衬底的化学机械抛光技术的研究

介绍了蓝宝石衬底的化学机械抛光工艺 ,概述了化学机械抛光原理和设备 ,讨论分析了影响蓝宝石衬底化学机械抛光的因素 ,阐述了CMP的主要发展趋势 :能定量确定最佳CMP工艺 ,系统地研究CMP工艺过程参数 ,建立完善的CMP理论模型 ,满足不同的工艺要求和应用领域 ,有效降低成本 。

铜化学机械抛光中电化学理论的应用研究

概述了电位 pH图、极化曲线、交流阻抗谱和开路电压测试等电化学方法在铜化学机械抛光 (Cu- CMP) 中的应用, 并分析了采用电化学方法进行CMP分析存在的问题, 指出采用以上电化学方法进行Cu -CMP分析有利于对Cu- CMP的过程的理解, 并可以为抛光液组分的选配提供依据。

磨料对铜化学机械抛光过程的影响研究

利用CP-4型抛光试验机对直径为50.8 mm、表面沉积厚530 nm的铜硅片(表面粗糙度Ra为1.42 nm)进行化学机械抛光(CM P)试验,评价了CM P过程中不同磨料作用下的摩擦系数和材料去除率;利用ZYGO表面形貌分析系统测试含不同磨料抛光液抛光后的硅片表面粗糙度;采用扫描电子显微镜分析CM P后的铜硅片表面损伤形貌.结果表明,磨料的浓度和粒径直接影响CM P过程的摩擦系数:采用5%粒径25 nm硅溶胶为抛光液时的摩擦系数低于超纯水抛光时的摩擦系数;当磨料的添加量和粒度增加时摩擦系数增大.在相同试验条件下,采用10%粒径25 nm硅溶胶抛光材料的去除率为50.7 nm/m in;粒径为1μm白刚玉磨料的抛光材料去除率为246.3 nm/m in;单纯磨料使铜硅片表面变得粗糙,即用10%粒径25 nm硅溶胶抛光后的表面粗糙度仍大于原始表面(Ra值达3.43 nm);在单纯磨料或超纯水为抛光液抛光下铜硅片表面出现划伤.

超大规模集成电路制造中硅片化学机械抛光技术分析

目前半导体制造技术已经跨入0.13μm 和300mm时代,化学机械抛光(CMP)技术在ULSI制造中得到了快速发展,已经成为特征尺寸0.35μm以下IC制造不可缺少的技术。CMP是唯一能够实现硅片局部和全局平坦化的方法,但CMP的材料去除机理至今还没有完全理解、CMP系统过程变量和技术等方面的许多问题还没有完全弄清楚。本文着重介绍了化学机械抛光材料去除机理以及影响硅片表面材料去除率和抛光质量的因素。

化学机械抛光过程抛光液作用的研究进展

化学机械抛光(CMP)已成为公认的纳米级全局平坦化精密超精密加工技术。抛光液在CMP过程中发挥着重要作用。介绍了CMP过程中抛光液的作用的研究进展,综合归纳了抛光液中各组分的作用,为抛光液的研制和优化原则的制定提供了参考依据。

化学机械抛光流动性能分析

基于连续流体理论和其运动学关系 ,建立了力平衡方程关系式。推导了牛顿流体在化学机械抛光过程中的润滑方程 ,给出了模拟出的典型的压力分布情况和无量纲载荷、转矩与抛光垫转速变化的关系。计算结果表明 :抛光中的压力分布是沿半径方向变化的且抛光垫转速的增加将有助于提高抛光的切除速率。

超精度石英玻璃的化学机械抛光

在工作压力为2 psi(1 psi=6 894.76 Pa)、抛光头转速为55 r/min、抛盘转速为60 r/min、流量为50 mL/min的条件下,对3英寸(1英寸=2.54 cm)的石英玻璃(99.99%)进行化学机械抛光(CMP)实验。分别研究了磨料质量分数(4%,8%,12%,16%,20%)、FA/OⅠ型螯合剂体积分数(1%,2%,3%,4%,5%)和FA/O型活性剂体积分数(1%,2%,3%,4%,5%)对石英玻璃化学机械抛光去除速率的影响。实验结果表明:随着磨料质量分数增加,石英玻璃去除速率明显提高,从11 nm/min提升到97.9 nm/min,同时表面粗糙度(Ra)逐渐降低,从2.950 nm降低到0.265 nm;FA/OⅠ型螯合剂通过化学作用对去除速率有一定的提高,Ra也有一定程度的减小,能够降低到0.215 nm;FA/O型活性剂的加入会导致去除速率有所降低,但是能够使Ra进一步降低至0.126 nm。最终在磨料、FA/OⅠ型螯合剂、FA/O型活性剂的协同作用下,石英玻璃去除速率达到93.4 nm/min,Ra达到0.126 nm,远小于目前行业水平的0.9 nm。

化学机械抛光技术及SiO_2抛光浆料研究进展

随着半导体工业和集成电路(IC)工艺的飞速发展,化学机械抛光(CMP)作为目前唯一能提供超大规模集成电路(VLSI)制造过程中全面平坦化的一种新技术,已成为各国争相研究的热点。介绍了CMP技术的产生、优势、发展、理论、设备与耗材;着重介绍了SiO_2浆料的国内外研究现状,并展望了CMP技术及SiO_2浆料的研究开发和应用前景。

用于铜的化学机械抛光液的研究

文中介绍了一种以碱性抛光液对铜进行全局平面化的方法 ,讨论了以 Si O2 水溶胶为磨料的抛光液在Cu-CMP过程中的化学 (络合 )作用及反应机理 ,并给出了抛光液的配比及上机实验结果。结果表明 :该抛光液用于对带有阻挡层和介质层的铜抛光 ,达到了对铜层的高去除速率和高选择比 。

名词释义——化学机械抛光（CMP）

CMP是利用抛光机、抛光液、抛光垫、抛光布在一定的工艺条件下实现材料表面高平坦化的一种技术。CMP技术来源于硅片抛光工艺 所用的设备和材料都与硅片抛光用的设备、材料等相似。利用这种技术可以使多层SiO2介质平面化和实现多层金属高密度互连，使多层电路结构能在一个近乎平坦的平面上进行制备，加速了低电阻率Cu取代Al作为互连线的步伐，降低了芯片的使用功耗。

硅溶胶抛光液稳定性及对SiC化学机械抛光的影响

通过在碱性硅溶胶中添加不同的芬顿试剂配制成不同的硅溶胶抛光液,检测其Zeta电位绝对值的大小,研究不同芬顿反应试剂对硅溶胶稳定性的影响,进而探究其稳定性对SiC化学机械抛光的影响。实验结果表明,原硅溶胶和加入H_2O_2的硅溶胶抛光液Zeta电位绝对值分别为45和55.5 mV,稳定性好,抛光后的SiC表面形貌也最好,表面粗糙度分别达到0.500 6和0.464 2 nm;而基于芬顿反应的硅溶胶抛光液Zeta电位绝对值为9.88 mV,稳定性极差,抛光后的SiC表面出现大量划痕并伴有晶体剥落,表面粗糙度达到3.666 4 nm。