ALP_AN_094_CN_Slurry中大粒子会对抛光过程中的半导体晶片造成划痕降低良品率
CMP加工过程中晶片形状对抛光液流动特性的影响
CMP加工过程中晶片形状对抛光液流动特性的影响在CMP（化学机械抛光）加工过程中，晶片形状对抛光液流动特性有着重要的影响。
抛光液的流动特性直接影响到CMP过程中的磨料、材料去除效率以及表面质量的稳定性。
因此，了解晶片形状对抛光液流动特性的影响，对于优化CMP加工过程具有重要意义。
首先，晶片形状会对抛光液流动的速度和方向产生影响。
晶片的形状决定了抛光液在晶片表面的流动路径。
对于平面晶片来说，抛光液在整个晶片表面上的流动速度和方向是均匀的。
然而，对于具有曲面或凹凸不平的晶片来说，由于流动路径的变化，抛光液的流动速度和方向也会出现变化。
这种变化可能会导致一些区域的磨料颗粒过早耗尽，而其他区域则可能出现堆积，从而影响到CMP加工的均匀性和一致性。
其次，晶片形状会对抛光液的动态流动特性产生影响。
晶片的几何形状不仅仅影响到抛光液的流动速度和方向，还会对抛光液在晶片表面的压力分布产生影响。
对于具有复杂曲面或凹凸不平的晶片来说，抛光液在表面的流动会受到晶片的曲率变化和表面凹凸度的影响，从而导致抛光液在晶片表面形成不同的压力分布。
这种动态流动特性的变化可能会导致CMP加工中的表面平整性和去除效率的非均匀性。
此外，晶片形状还会对抛光液的稳定性产生影响。
在CMP加工过程中，抛光液的稳定性是指抛光液在晶片表面的分布是否均匀。
对于具有复杂几何形状的晶片来说，其表面的不平整性会导致抛光液在表面的分布不均匀，从而影响到CMP加工的一致性和稳定性。
此外，晶片形状还可能会导致抛光液在晶片表面形成死角或淤积区域，从而影响到磨料颗粒的输运和去除效率。
综上所述，晶片形状对抛光液流动特性的影响是复杂而重要的。
晶片的形状决定了抛光液在晶片表面的流动速度、方向和压力分布，进而影响到CMP加工的均匀性、去除效率和稳定性。
因此，在优化CMP加工过程中，需要充分考虑晶片形状对抛光液流动特性的影响，通过合理设计和控制晶片形状，以提高CMP加工的质量和效率。
单晶硅片化学机械抛光的表面损伤研究(江南大学)
研 创新 计划 项 目（ Ｃ Ｘ Ｚ Ｚ １ ３ — ０ ７ ３ ８） ． 收 稿 日期 ：２ ０ １ ３—０ ９—２ １
抛光 液 ，而抛光液 中的磨 料磨粒 ，无论 是单个 磨粒尺
寸偏 大时还是 因磨粒 的团聚 现象而 产生磨 粒胶 团时 ， 当其在抛光界面上 的相互作用力较大时则会造成抛光 表面 的划伤 ，甚至引起亚表层晶格缺陷 ，从而无法有
使用 ，实 现环 保 型 绿 色抛 光 。 关 键 词 ：化 学 机 械抛 光 ；化学 作 用 ；机械 作 用 ；材 料 去 除 ；损 伤 中图 分 类 号 ：Ｔ Ｈ １ １ ７ ． １ 文 献 标 识码 ：Ａ 文章 编 号 ：０ ２ ５ ４ — ０ １ ５ ０ （ ２ ０ １ ４ ） ４— ０ １ ５— ８
Ｃｈ ｅ ｎ Ｘｉ ａ ｏ ｃ ｈ ｕ ｎ Ｚｈ ａ ｏ Ｙｏ ｎ ｇ ｗｕ Ｗ ａｎ ｇ Ｙｏ ｎ ｇ ｇ ｕ ａ ｎ ｇ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｃ ｉ ￣Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｎ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｗｕ ｘ ｉ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ ２ １ ４ １ ２ ２，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
。
半导体晶片抛光
半导体晶片抛光利用化学抛光、机械抛光或化学机械抛光去除晶片表面的机械损伤层并呈镜面的半导体晶片加工的重要工序。
化学抛光是利用化学非选择性腐蚀达到表面抛光的目的，晶片表面残留的机械损伤层少，但表面状态和几何尺寸的精度较差。
机械抛光是靠机械摩擦达到表面抛光目的，易于得到光亮如镜的晶片表面，晶片几何尺寸精度较高，但残留的机械损伤层的深度受抛光种类、粒度粗细的影响。
化学机械抛光是使晶片表面与抛光料发生化学反应，生成水溶性化合物，并通过受控的机械摩擦把化学反应物擦去，以达到抛光的目的。
二氧化硅胶体碱性化学机械抛光是用于硅单晶片表面抛光的最常用方法。
采用该方法可以获得光亮如镜的表面。
二氧化硅化学机械抛光对硅单晶片表面的抛光机理如下:抛光液中的氢氧化钠首先在硅表面发生化学反应，使硅片表面的硅原子形成硅酸钠盐:51+ZNaOH+HZO一NaZSIO3+ZH。
个51+ZNaOH+ZH:O一一NaZSIO，干3H:个并通过微细柔软的二氧化硅胶体微粒对硅片表面进行机械摩擦，使反应产物不断地进入抛光液中。
化学腐蚀与抛光液的pH值有关，并随pH值的增大而加剧;同时，当pH值超过n 时，会使510:胶体溶解，从而使化学腐蚀作用大于机械摩擦作用，表面出现腐蚀坑;pH值小于8.5时，抛光速度减慢。
因此抛光液的pH值一般在9.5~n之间较为适宜。
二氧化硅胶体溶液在添加适量的次氯酸钠后常用于l一V族化合物半导体材料如砷化稼、碑化稼等晶片的抛光。
对于锢化合物的抛光也有在二氧化硅胶体溶液中添加澳化合物的。
由于化合物晶片材料相对地软和脆，机械强度不如硅晶片强，以及其晶体学解理特性等原因，在抛光的处理过程中应选择较软的抛光垫(布)、较轻的正向压力，以保证不损坏晶片。
同时应注‘意澳和氯对大气污染和对人体损害的防护和治理。
良好的抛光过程应使化学腐蚀作用与机械摩擦作用趋于平衡。
晶片抛光在专用的抛光机上完成。
晶片一般进行单面抛光。
操作时，把晶片用石蜡粘贴在载片板上，或用特殊的衬垫靠表面张力效应使晶片吸附在载片板上，加工表面与抛光机的抛光盘接触，抛光盘表面贴有丝绒、毛呢、绒面革或聚氨醋类毛纺布，向旋转的抛光盘表面注入一定流量的抛光液，经化学机械加工过程完成晶片的抛光加工。
半导体器件的化学机械抛光考核试卷
B.磨料的粒度
C.抛光液的化学成分
D.抛光压力
20.以下哪些措施可以减少化学机械抛光过程中的环境影响？（）
A.使用环境友好的抛光液
B.降低抛光液的消耗
C.优化抛光工艺减少废物产生
D.对抛光液进行回收处理
（注：以下为空白答题区域，请考生在此处作答。）
三、填空题（本题共10小题，每小题2分，共20分，请将正确答案填到题目空白处）
C.抛光深度
D.抛光均匀性
17.以下哪些情况下需要对化学机械抛光工艺进行调整？（）
A.抛光速率过快
B.抛光后表面出现划伤
C.抛光深度不符合要求
D.抛光液消耗过快
18.以下哪些材料在化学机械抛光过程中可能会发生化学反应？（）
A.硅
B.铝
C.钛
D.铜合金
19.以下哪些因素会影响化学机械抛光过程中磨料的磨损性能？（）
A.抛光液流量过小
B.抛光盘转速过慢
C.抛光压力过大
D.抛光时间过长
20.以下哪种材料在化学机械抛光过程中具有较低的选择性？（）
A.硅
B.硅氧化物
C.硅化物
D.金刚石
（注：以下为空白答题区域，请考生在此处作答。）
二、多选题（本题共20小题，每小题1.5分，共30分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的）
A.二氧化硅
B.氧化铝
C.硼酸
D.碳化硅
8.化学机械抛光过程中，以下哪个参数会影响抛光均匀性？（）
A.抛光压力
B.抛光盘转速
C.抛光液流量
D.抛光时间
9.在化学机械抛光过程中，以下哪个步骤是错误的？（）
A.清洗抛光液
B.更换抛光盘
半导体衬底用氧化硅抛光液
半导体衬底用氧化硅抛光液
半导体制造过程中，氧化硅抛光液是一种用于抛光硅衬底（wafer）表面的重要材料。
抛光过程对芯片的表面平整度和质量有着关键的影响。
以下是一些通常用于氧化硅抛光的液体：
1.氧化硅抛光液：
•这类抛光液通常包含氧化硅（SiO2）微粒，以及一些添加剂和溶剂。
氧化硅颗粒的大小和分布对抛光的效果有影响。
2.碱性氧化硅抛光液：
•一些抛光液可能采用碱性配方，其中可能包含一些碱性化合物，如氨水。
这有助于更好地去除氧化硅表面的杂质。
3.高纯度氧化硅抛光液：
•对于一些高端的半导体制造应用，可能需要使用高纯度的氧化硅抛光液，以确保最终芯片的质量。
4.去除涂层氧化硅抛光液：
•对于需要去除涂层的氧化硅表面，可能会使用特殊设计的抛光液，以更有效地去除特定类型的涂层。
5.硅基抛光液：
•一些抛光液可能采用硅基的配方，以更好地与硅衬底相容。
在使用这些抛光液时，操作者需要遵循制造商提供的使用说明和安全操作规程。
半导体制造对环境要求严格，使用适当的材料和工艺是确保产品质量和工厂运行稳定性的关键。
制造商通常会提供针对其产品的技术数据表和应用指南。
CMP化学机械抛光 Slurry的蜕与进
CMP Slurry的蜕与进岳飞曾说：“阵而后战，兵法之常，运用之妙，存乎一心。
”意思是说，摆好阵势以后出战，这是打仗的常规，但运用的巧妙灵活，全在于善于思考。
正是凭此理念，岳飞打破了宋朝对辽、金作战讲究布阵而非灵活变通的通病，屡建战功。
如果把化学机械抛光(CMP，Chemical Mechanical Polishing)的全套工艺比作打仗用兵，那么CMP工艺中的耗材，特别是slurry的选择无疑是“运用之妙”的关键所在。
“越来越平”的IC制造2006年，托马斯•弗里德曼的专著《世界是平的》论述了世界的“平坦化”大趋势，迅速地把哥伦布苦心经营的理论“推到一边”。
对于IC制造来说，“平坦化”则源于上世纪80年代中期CMP技术的出现。
CMP工艺的基本原理是将待抛光的硅片在一定的下压力及slurry（由超细颗粒、化学氧化剂和液体介质组成的混合液）的存在下相对于一个抛光垫作旋转运动，借助磨粒的机械磨削及化学氧化剂的腐蚀作用来完成对工件表面材料的去除，并获得光洁表面（图1）。
1988年IBM开始将CMP工艺用于4M DRAM器件的制造，之后各种逻辑电路和存储器件以不同的发展规模走向CMP。
CMP将纳米粒子的研磨作用与氧化剂的化学作用有机地结合起来，满足了特征尺寸在0.35μm以下的全局平坦化要求。
目前，CMP技术已成为几乎公认的惟一的全局平坦化技术，其应用范围正日益扩大。
目前，CMP技术已经发展成以化学机械抛光机为主体，集在线检测、终点检测、清洗等技术于一体的CMP技术，是集成电路向微细化、多层化、薄型化、平坦化工艺发展的产物。
同时也是晶圆由200mm向300mm乃至更大直径过渡、提高生产率、降低制造成本、衬底全局平坦化所必需的工艺技术。
Slurry的发展与蜕变“CMP技术非常复杂，牵涉众多的设备、耗材、工艺等，可以说CMP本身代表了半导体产业的众多挑战。
”安集微电子的CEO王淑敏博士说，“主要的挑战是影响CMP工艺和制程的诸多变量，而且这些变量之间的关系错综复杂。
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Slurry中大粒子会对抛光过程中的半导体晶片造成划痕降低良品率
直径过大或者集聚一起的大粒子（粒径大于1微米）会对抛光过程中的半导体晶片造成细微划痕从而降低良品率。
尽管几乎所有CMP磨料浆颗粒的大小都在几百纳米左右，然而其中存在着的仅仅极少数大粒子就能够对晶片造成划痕使之成为废品。
在PSS独有的单颗粒光学传感技术(SPOS)的帮助下，使得使用者能够在大粒子对晶片造成划痕之前准确得知抛光液中大粒子的粒径和数量，这种技术是史无前例的。
SPOS技术允许粒子一颗一颗地经过传感器的同时接受集中光束的照射，随着粒子经过传感器的孔洞，激光被阻挡，被记录的光强度会随之减少。
而光强度的消减程度与所测的粒子粒径成正比，也就是说，光消减越强，粒子粒径越大。
PSS提供采用SPOS技术的多种型号AccuSizer系列的粒度仪。
其中在线型仪器可以为粒径检测提供实时而又精确的数据，尤其在检测较小粒径范围的颗粒时，其功能可达到完美展现。
如图中的直方图显示的就是用SPOS
技术对CMP二氧化铈抛光液中集聚颗粒的检测结果。
而直方图中右边部分的粒径分布代表的是尾部大粒子。
从此粒径分布中可以看出，粒径大于1微米的粒子数量在每毫升7百万，粒径大于2微米的粒子数量在每毫升2万2千个。
对于通过传统的动态光散射技术和光衍射技术仍无
法进行粒径检测的样品，用户可以通过新型的AccuSizer系列粒度仪对其进行检测，还能获得其他仪器无法提供的高分辨率的粒径检测信息。
用AccuSizer FX POU仪器对加入1微米标准粒子前后的二氧化硅CMP抛光液分别进行检测（无预先稀释），测得的抛光液的最高浓度为每毫升5000个粒子，结果如下图所示。