化学机械抛光液配方组成,抛光液成分分析及技术工艺

合集下载

化学机械抛光工艺流程

化学机械抛光工艺流程

化学机械抛光工艺流程化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing, CMP)是一种制备超平整表面的精细加工技术,被广泛应用于半导体、光电子、光纤通信、微电子封装和显示技术等领域。

下面将介绍一下化学机械抛光的工艺流程。

首先,需要准备抛光液和抛光机。

抛光液通常由硅酸(SiO2)或氧化铝(Al2O3)等颗粒状材料、腐蚀剂和缓冲剂组成。

抛光机一般分为两个部分,一个是支撑基材的载板,另一个是旋转的抛光头。

在开始抛光之前,需要将待抛光的基材进行精细清洗,去除表面的杂质和氧化物,以确保基材的纯净度和平整度。

接下来,将基材放置在载板上,并通过真空吸附固定。

然后,将抛光头轻轻放置在基材表面,并打开抛光液的进料。

抛光液会沿着抛光头的旋转轴向流动,并带动杂质和氧化物颗粒随之旋转。

抛光头的旋转强制使颗粒和基材之间产生磨擦,而抛光液中的腐蚀剂则能够快速腐蚀基材表面的氧化物,从而实现表面的去除和平滑化。

在抛光过程中,需要控制好抛光液的流速和温度,以及抛光头的旋转速度和压力。

这些参数的调整能够影响抛光效果和加工速度。

抛光过程一般分为粗抛和精抛两个步骤。

在粗抛阶段,抛光头的旋转速度较快,压力较大,用于快速去除基材表面的氧化物和杂质。

而在精抛阶段,旋转速度和压力会逐渐减小,以达到更高的平整度和光洁度。

抛光时间一般需要根据具体的材料和抛光要求来确定,通常在几分钟到几小时之间。

当达到要求的抛光时间后,关闭抛光液的进料,将抛光头离开基材表面,然后进行清洗。

清洗的目的是将抛光液中的残留物和产生的废料去除,以保持抛光后的表面干净。

最后,需要对抛光后的基材进行表面检测和测量,以确保达到指定的平整度和光洁度要求。

这可以使用光学显微镜、原子力显微镜等设备进行。

综上所述,化学机械抛光工艺流程主要包括基材清洗、固定、抛光液进料、抛光、清洗和表面检测等步骤。

通过合理的参数控制和操作技术,可以得到平整度高、光洁度好的超平整表面。

化学机械抛光液的应用及原理

化学机械抛光液的应用及原理

化学机械抛光液的应用及原理1. 什么是化学机械抛光液?化学机械抛光液是一种在半导体加工中广泛使用的液体材料,它具有复杂的化学成分和特殊的物理性质。

它主要由溶剂、氧化剂、腐蚀抑制剂、表面活性剂等组成。

化学机械抛光液的主要作用是对待加工物表面进行腐蚀,以达到去除不均匀材料的目的。

它在微电子、光电子和显示器件制造等领域具有重要的作用。

2. 化学机械抛光液的原理化学机械抛光液利用了腐蚀性和机械性的相互作用原理。

首先,化学机械抛光液中的溶剂和氧化剂起到了腐蚀物料表面的作用,这些溶剂和氧化剂能够与待加工物表面的材料发生化学反应,改变其化学特性。

其次,液体中的表面活性剂能够减小液体与物料表面的表面张力,使得化学机械抛光液能够更好地湿润待加工物表面。

此外,加入适量的腐蚀抑制剂可以控制腐蚀反应的速率,使得抛光过程更加稳定和可控。

3. 化学机械抛光液的应用领域化学机械抛光液在微电子、光电子和显示器件制造等领域得到了广泛应用。

3.1 微电子领域在微电子制造中,化学机械抛光液主要用于去除晶圆上的氧化层,使晶圆表面更加平整。

此外,在集成电路的制造过程中,化学机械抛光液还可以用于去除金属层和多层膜之间的残留物,以确保电路的正常工作和可靠性。

3.2 光电子领域在光电子器件的制造中,化学机械抛光液主要用于去除光学元件表面的缺陷和不均匀材料,以提高元件的光学性能。

化学机械抛光液能够减小光学面的微观凹凸和纳米级表面粗糙度,从而提高光子元件的光学损耗和传输效率。

3.3 显示器件制造领域在显示器件制造过程中,化学机械抛光液主要用于去除显示器件表面的缺陷和不均匀材料,改善显示效果。

化学机械抛光液可以快速地去除元件表面的非均匀材料,使得显示器件的亮度和清晰度更加稳定和高效。

4. 化学机械抛光液的优势和局限性4.1 优势•高效性:化学机械抛光液能够快速而彻底地去除待加工物表面的缺陷和不均匀材料。

•稳定性:化学机械抛光液可以在一定的操作条件下保持稳定的抛光效果。

化学机械抛光抛光液

化学机械抛光抛光液

一化学抛光液成分的初步选择:
①柠檬酸、硫脲、OP或海鸥洗涤剂。

温度50-65度、时间3-5min
②磷酸、硫酸、氯化钠、硝酸钠、表面活性剂J、缓冲剂H、稳定剂C、光亮剂B
③磷酸、盐酸、硝酸钠、添加剂;
二实验分组:运用单一变量法实验数据
三溶液的制配方法
依照各特殊溶液的适用及安全操作步骤制配;具体方法,如下:
四化学机械抛光中的防止
(1)氧化氮气体的防止
在含有硝酸的抛光液中加入某些物质或表面活性剂从而抑制气体的产生和逸散!或使用有毒的气体转化为无毒气体的方法
(2)酸雾的防止
在含有挥发性酸的抛光液中可加粘度调节剂. 纤维素醚或聚乙二醇及其混合物等表面活性物质保持抛光液的有效成份也可提高制品表面的光亮度
(3)五氧化二磷的防止
因五氧化二磷极易溶于水,抛光过程中几乎不放出污染性气体,可达到环保要求。

(4)铬酸苷的防止
抛光过程中产生的还原产物三氧化二铬与铁的氧化产物γ-氧化铁一起形成氧化保护膜而且含铬元素的物质一般不会以气态进入大气中。

抛光液的制备

抛光液的制备

抛光液的制备
抛光液的制备一般可以根据不同的应用需求而有所不同,下面是一种常见的抛光液制备方法:
材料:
- 水
- 抛光粉末(例如氧化铝、氧化铁、碳化硅等)
- 分散剂(例如表面活性剂)
步骤:
1. 取一定量的水倒入容器中,作为制备抛光液的溶剂。

2. 将适量的抛光粉末加入溶剂中,搅拌均匀,直到粉末完全溶解或悬浮在溶液中。

3. 在溶剂中加入适量的分散剂,继续搅拌均匀。

分散剂的作用是使抛光粉末均匀分散在溶液中,防止粒子聚集。

4. 继续搅拌溶液,使抛光液达到所需的浓度和稠度。

如果需要调整抛光液的性质,可以适量添加其他添加剂,例如乳化剂、防腐剂等。

5. 将制备好的抛光液进行过滤,去除大颗粒杂质,以获得清澈的液体。

6. 将抛光液装入密封容器中,保存备用。

需要注意的是,抛光液的制备要根据具体应用需求进行调整,如不同的材料、不同的表面处理要求等,可以根据实际情况调整抛光粉末的种类、浓度和稠度等参数。

另外,也可以根据需要进行配方中其他添加剂的调整。

制备抛光液时需要小心操作,避免污染和意外事故的发生。

cmp抛光液生产工艺

cmp抛光液生产工艺

cmp抛光液生产工艺CMP抛光液生产工艺CMP(化学机械抛光)是一种常用的半导体工艺,用于平整化硅片表面、去除杂质、消除缺陷。

CMP抛光液是CMP工艺中的关键材料,它由磨料颗粒、抛光剂、稳定剂、pH调节剂等组成。

本文将介绍CMP抛光液的生产工艺。

一、原料准备CMP抛光液的磨料颗粒是关键成分之一,常用的磨料有氧化铝、氧化硅等。

准备磨料时需要控制颗粒的大小和分布,以确保抛光效果的稳定性。

另外,抛光剂、稳定剂和pH调节剂也要根据实际需求进行选择,以保证CMP抛光液的性能和稳定性。

二、磨料分散磨料在CMP抛光液中的分散性直接影响抛光效果。

为了获得均匀的磨料分散状态,可以采用机械搅拌、超声波处理等方法。

机械搅拌可以提高液体的流动性,使磨料颗粒更好地分散在液体中;超声波处理则能够通过声波的作用将磨料颗粒分散均匀。

三、pH调节CMP抛光液的pH值对抛光效果和硅片表面的化学反应有重要影响。

通常情况下,硅片表面的氧化层在酸性环境下易于被去除,而在碱性环境下则易于生成。

因此,通过调节CMP抛光液的pH值可以控制抛光速率和表面质量。

一般来说,酸性环境适用于去除杂质和平整化表面,碱性环境适用于去除氧化层。

四、稳定剂添加CMP抛光液中的稳定剂可以提高液体的稳定性,防止磨料颗粒的沉淀和聚集。

常用的稳定剂有有机胶体、表面活性剂等。

稳定剂的选择应根据CMP抛光液的成分和性质进行,以确保稳定剂与其他成分的相容性。

五、性能测试对CMP抛光液进行性能测试是确保产品质量的关键步骤。

常用的测试项目包括抛光速率、表面粗糙度、杂质含量等。

通过对CMP 抛光液进行系统的性能测试,可以评估其抛光效果和稳定性,为后续的工艺优化提供参考依据。

六、包装与贮存CMP抛光液的包装与贮存也是非常重要的环节。

由于CMP抛光液中的成分多为化学物质,因此需要选择合适的包装材料,以防止液体泄漏和化学反应。

另外,CMP抛光液也需要妥善贮存,避免与其他物质接触,以免影响其性能和稳定性。

抛光液的组成及其他影响因素

抛光液的组成及其他影响因素

抛光液的组成及其他影响因素①抛光液组成:为了保证化学抛光的效果,必须使金属表面溶解,并在表面形成前述的液体膜或固体膜。

化学抛光液的基本组成一般包括腐蚀剂、氧化剂、添加剂和水。

其中,腐蚀剂是主要成分,主要使工件在溶液中溶解;氧化剂和添加剂可抑制腐蚀过程,使反应朝有利于抛光的方向进行;水对溶液浓度起调节作用,便于反应产物的扩散。

用作金属溶解的成分一般是酸,其中用得较多的是H2S04、HN03、HC1、H3PO。

、HF等强酸,而对铝那样的两性金属,也可用NaOH,在这些酸中由于高浓度的磷酸和硫酸都具有较高的黏度,可形成液体膜扩散层,故这种成分具有两种功能。

这也是在化学抛光液的组成中主要采用磷酸和硫酸的原因。

为了提高黏度,使扩散层容易形成,也可加进明胶或甘油等能提高黏度的添加剂。

为了促进固体膜的形成,则需加入以硝酸或铬酸为主的强氧化剂。

②抛光时间:化学抛光存在一个最佳抛光时间范围。

若时间过短,只能获得没有光泽的梨皮状表面;若时间过长,不仅溶液损失增大,而且加工表面会出现污点或斑点。

而这个时间范围受材料、抛光液组成及抛光温度等因素的影响,通常难以预测,只能通过实验测定。

化学抛光中往往同时产生氢气,这是在抛光具有氢脆敏感性材料时必须注意的问题。

另外抛光液温度高达100~200CC时,还会发生退火作用。

为了把氢脆和退火作用的影响降到最低,就必须在最适温度范围内选择尽可能短的抛光时间。

③抛光温度:化学抛光时,溶解速度随着抛光液温度的提高而显着增加。

此外,强氧化性的酸在高温时的氧化作用会变得很显着。

在化学抛光中,由于这些酸的溶解作用和氧化作用会同时发生,故多数情况下都是把抛光液加热到较高温度来进行抛光的。

需要提供温度来进行抛光的金属有钢铁、镍、铅等,若温度低于某一定值,就会失去光滑的腐蚀表面,故存在一个形成光泽面的临界点,在临界点以上的温度范围内抛光效果较好。

而这个温度范围又因液体的组成不同而异,如果高于这个温度范围,会形成点蚀、局部污点或斑点,使整个抛光效果降低。

不锈钢表面化学抛光液及化学抛光方法

不锈钢表面化学抛光液及化学抛光方法

不锈钢表面化学抛光液及化学抛光方法
一、不锈钢表面化学抛光液:
1、化学抛光液的成分:
不锈钢表面化学抛光液通常由水、硫酸、醋酸、硝酸、硫磺等化学物质构成。

2、作用原理:
不锈钢表面化学抛光液用于给不锈钢表面抛光,可以清除表面的积垢,提高表面的光洁度,达到抛光的效果。

它的原理是利用化学反应引起的表面细肉和毛坯的化学氧化,形成机械抛光的效果。

二、不锈钢表面化学抛磨方法:
1、准备工作:
首先,要确保表面的清洁,用湿布擦拭表面来清除污垢和尘埃,然后进行化学抛磨工作。

2、操作步骤:
(1)将表面的化学抛磨液放入桶中,用细毛刷将液体均匀涂抹在表面;
(2)放入铝粉,放入表面抛磨,根据实际情况调节抛磨压力,使表面得到化学抛磨;
(3)抛磨完成后,用湿布擦拭表面,以去除抛磨液中的固体沉淀物;
(4)用清水冲洗表面,使表面达到光洁度。

三、注意事项:
1、在使用化学抛磨液抛磨不锈钢表面时,要注意调节抛磨压力,避免损坏表面;
2、在抛磨过程中,要注意表面的温度,避免抛磨过热;
3、完成后要及时用清水清洗表面,排除化学抛磨液中的余留物,以保持表面光洁度;
4、操作时,要穿戴手套及防护眼镜,以防止抛磨液引起皮肤及眼睛的伤害。

3m抛光液配方分析

3m抛光液配方分析

3m抛光液配方研发
抛光液作为一种溶于水的抛光剂,可以很好的做到去油污,防锈,清洁和增光效果,所以可以让金属制品超过原本的光泽。

然而现在市场上的一些产品依然不够完善,例如产品的流痕问题,是困扰铝加工行业的难题。

表面光亮度低,阴极板材问题,门花上面带水。

表面光亮度低、并且粗糙。

微谱技术可以为您提供3m抛光液配方研发技术,精准测定抛光液产品的化学组成及含量,完善产品,让您摆脱这些困扰。

(以上表格仅供参考)
◆添加缓蚀剂a
微谱技术提供3m抛光液配方研发技术,在产品表面形成保护性缓蚀膜,使产品在滴流过程中与化合物隔离,可任意滴流,滴干为止,从源头上杜绝流痕。

◆降低水分,提高亮度
研究表明,当三酸比例一定时,产品的亮度与抛光液含水量成反比,那么含水量越高,亮度越低,微谱技术提供3m抛光液配方研发技术,可以有效提高了抛光材的亮度。

添加缓蚀剂b
微谱技术提供3m抛光液配方研发技术,有效延缓、抑制了硝酸的分解,降低黄烟的溢出,从而保证硝酸浓度在一个合理的范围内波动,提升成品率。

微谱技术,之所以优秀的三大理由:
○因为权威,所有优秀。

微谱技术有着一个专们属于自己的实验室,最权威的检测结果,,绝对是您的首选!
○因为认可,所以优秀。

微谱技术出具的数据和报告都是经过大量的实验和论证的,因此也获得了国内外专业检测机构和跨国公司的认可。

○因为专业,所以优秀。

微谱技术拥有来自各大行业的专业分析团队,具有相关CMA 检测认证。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

化学机械抛光液配方组成,抛光原理及工艺导读:本文详细介绍了化学机械抛光液的研究背景,机理,技术,配方等,需要注意的是,本文中所列出配方表数据经过修改,如需要更详细的内容,请与我们的技术工程师联系。

禾川化学专业从事化学机械抛光液成分分析,配方还原,研发外包服务,提供一站式化学机械抛光液配方技术解决方案。

1.背景基于全球经济的快速发展,IC技术(Integrated circuit, 即集成电路)已经渗透到国防建设和国民经济发展的各个领域,成为世界第一大产业。

IC 所用的材料主要是硅和砷化镓等,全球90%以上IC 都采用硅片。

随着半导体工业的飞速发展,一方面,为了增大芯片产量,降低单元制造成本,要求硅片的直径不断增大;另一方面,为了提高IC 的集成度,要求硅片的刻线宽度越来越细。

半导体硅片抛光工艺是衔接材料与器件制备的边沿工艺,它极大地影响着材料和器件的成品率,并肩负消除前加工表面损伤沾污以及控制诱生二次缺陷和杂质的双重任务。

在特定的抛光设备条件下,硅片抛光效果取决于抛光剂及其抛光工艺技术。

禾川化学技术团队具有丰富的分析研发经验,经过多年的技术积累,可以运用尖端的科学仪器、完善的标准图谱库、强大原材料库,彻底解决众多化工企业生产研发过程中遇到的难题,利用其八大服务优势,最终实现企业产品性能改进及新产品研发。

样品分析检测流程:样品确认—物理表征前处理—大型仪器分析—工程师解谱—分析结果验证—后续技术服务。

有任何配方技术难题,可即刻联系禾川化学技术团队,我们将为企业提供一站式配方技术解决方案!2.硅片抛光技术的研究进展20世纪60年代中期前,半导体抛光还大都沿用机械抛光,如氧化镁、氧化锆、氧化铬等方法,得到的镜面表面损伤极其严重。

1965年Walsh和Herzog 提出SiO2溶胶-凝胶抛光后,以氢氧化钠为介质的碱性二氧化硅抛光技术就逐渐代替旧方法,国内外以二氧化硅溶胶为基础研究开发了品种繁多的抛光材料。

随着电子产品表面质量要求的不断提高, 表面平坦化加工技术也在不断发展,基于淀积技术的选择淀积、溅射玻璃SOG( spin-on-glass) 、低压CVD( chemical vapor deposit) 、等离子体增强CVD、偏压溅射和属于结构的溅射后回腐蚀、热回流、淀积-腐蚀-淀积等方法也曾在IC艺中获得应用, 但均属局部平面化技术,其平坦化能力从几微米到几十微米不等, 不能满足特征尺寸在0. 35 μm 以下的全局平面化要求。

1991 年IBM 首次将化学机械抛光技术( chemical mechanical polishing , 简称CMP)成功应用到64 Mb DRAM 的生产中, 之后各种逻辑电路和存储器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. 35微米以下的全局平面化要求。

CMP 可以引人注目地得到用其他任何CMP 可以引人注目地得到用其他任何平面化加工不能得到的低的表面形貌变化。

目前, 化学机械抛光技术已成为几乎公认为惟一的全局平面化技术,逐渐用于大规模集成电路(LSI) 和超大规模集成电路(ULSI) ,可进一步提高硅片表面质量,减少表面缺陷。

3.化学机械抛光技术3.1抛光液的组成与作用抛光液是CMP 的关键要素之一, 抛光液的性能直接影响抛光后表面的质量. 抛光液一般由超细固体粒子研磨剂( 如纳米SiO2、Al2O3 粒子等) 、表面活性剂、稳定剂、氧化剂、螯合剂、去离子水混合后组成, 固体粒子提供研磨作用, 化学氧化剂提供腐蚀溶解作用。

3.1.1增稠剂增稠剂又称胶凝剂,它主要是用来提高研磨液粘度,使磨料保持均匀的稳定的悬浮状态或乳浊状态,或形成胶体。

增稠剂种类较多,选择时除要考虑产品的流动性、透明度、稠度、凝胶性、悬浮力与屈服值外,还应注意选用用量少而增稠效果好,与主体成分相容性好而不产生相分离,储存时不引起霉变和离析的水溶性高分子化合物。

一般采用的增稠剂为:多糖类高分子化合物(淀粉、黄原胶)、纤维素高分子化合物(羟甲基纤维素、羟乙基纤维素及其盐类)、聚丙烯酸乳液类(ASE-60)等。

3.1.2 分散剂分散剂主要采用一种在分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂。

可均匀分散那些难溶解于液体的无机固体颗粒,同时也能防止固体颗粒凝聚沉降,达到悬浮磨料的效果。

分散剂的作用机理:这些界面活性剂吸附于固体颗粒的表面,使凝聚的固体颗粒表面易于湿润。

高分子型的分散剂,在固体颗粒的表面形成吸附层,使固体颗粒表面的电荷增加,提高形成立体阻碍的颗粒间的反作用力。

磨料通常硬度很高,加入分散剂可使研磨液具有良好的分散性,使磨料分布均匀,并且短时间内不会产生沉淀,在很大程度上提高了研磨速率和研磨质量。

如果磨料分散不均匀,则会使表面平整度(TTV)大大下降且容易产生划伤。

在研磨液中一般采用三聚磷酸盐类或聚丙烯酸类分散剂。

3.1.3 pH调节剂抛光液中添加碱性物质,可以与硅片损伤层表面的硅原子发生反应,表面生成半程亲水性的硅氧化合物,现在通常加入的是有机碱,如果采用无机碱,会引入额外的金属离子,这些金属离子在研磨过程中,会附着在硅片表面,导致其清洗困难。

有机碱除了有调节pH 的作用以外,还对金属离子有螯合作用。

研磨液一般用去离子水稀释十几倍后进行使用,目前所用到的有机碱通常是有机胺类,它具有一定的缓冲作用,使溶液的pH 在一定范围内保持稳定状态。

3.1.4 螯合剂据文献报道,重金属杂质Fe 会对硅片造成最严重的重金属污染,当Fe 浓度达到1010/cm3 以上时,就会对器件失效造成极为严重的影响。

而硅片的研磨工艺是造成器件铁污染的主要原因,原因是研磨工艺中使用的研磨机基本上都采用球墨铸铁材质,在研磨过程中磨料会使铸铁磨盘不断损耗,大量的铁进入研磨液中。

而硅片表面裸露着的新断的化学键,活性很强,极易吸附极性很强的铁离子,形成准化学键,吸附在硅片表面,一般很难清洗下来,因而造成重金属铁污染。

在研磨液中,一般加入乙二胺四乙酸及其钾盐,它有五个螯合环能和几十种金属离子形成稳定的螯合物。

也有采用一些高性能的鳌合剂来对研磨工艺中的重金属离子进行鳌合,如河北工业大学刘玉岭教授采用的乙二胺四乙酸四(四羟乙基乙二胺)FA/O螯合剂,它具有13个以上的螯合环,能对普通的重金属离子产生较强的螯合能力。

3.1.5 表面活性剂加入表面活性剂的目的主要是润湿磨料粒子与硅片表面,乳化研磨液内部组分,并在研磨过程中对硅片的研磨起到一定的润滑作用。

溶液中加入表面活性剂,活性剂分子会借助润湿作用迅速在硅片和颗粒的表面铺展开,形成一层致密的保护层。

在研磨加工时,表面活性剂能起到一定的清洗作用,清洗掉研磨过程中产生的磨屑和磨粒粉末,从而提高磨片表面质量,提高研磨精度。

在研磨液中一般加入非离子型表面活性剂,这类表面活性剂润湿性、乳化性比较好。

如脂肪醇聚氧乙烯醚(俗称平平加系列),它具良好湿润性能[19];烷基酚聚氧乙烯醚(俗称OP 系列),化学性质稳定,抗氧化性能强。

3.2 抛光机理关于碱性SiO2的抛光机理,过去一般用化学及机械磨削理论来进行解释,也有人提出一个吸附效应的概念。

碱性的抛光液和硅片接触,发生下列化学反应:Si+2OH-+H2O=SiO32-+2H2 (2-1)反应是较容易进行的。

同时, 抛光液的固体颗粒及衬垫与硅片磨擦起机械磨削作用, 而在硅片抛光中, 化学效应起了主要作用, 这种化学作用是在硅表面的原子和溶液的OH-之间的氧化还原作用引起的, 根据表面化学和固体物理晶格排列理论, 由于硅单晶表面处硅原子有规则排列的终止, 硅原子及其剩余的价键具有物理吸附和化学吸附两种力、其中物理吸附是指表面晶格系统分子与它周围分子之间引力作用, 而化学吸附则是由于表面硅原子电子转移的键合过程, 对它周围的分子或离子形成强大的化学键力, 并能生成组成不易确定的表面化合物。

显然, 抛光Si表面的过程中, 这两种力将使抛光液中的由于化学反应而生成的氢气和硅酸盐紧紧地吸附在表面的硅原子上, 使进一步的化学反应难于进行, 而抛光液中的SiO2颗粒由压力和软衬垫作用和表面硅原子起到紧密的接触研磨、这样除了磨削机械作用外, SiO2胶团对这些吸附物也产生了一种反吸附(即解吸) 作用, 被解脱的吸附物随SiO2研磨运动拖走后, 化学反应才得以继续进行, 因此实际上抛光过程就是化学、磨削及吸附效应同时作用的过程。

根据这种设想, 对于抛光液中的SiO2颗粒要满足两个要求:①足够大的颗粒度以保持较好的研磨作用;②要求其有最大的吸附能力。

SiO2颗粒大, 磨削作用大, 但吸附力会降低, 所以运用这种观点也很好地解释了抛光速率和固体颗粒大小不是有严格地对应关系。

在抛光工艺里, 影响抛光速率的因素有压力、PH 值、温度、抛光液浓度等等, 其中压力的影响几乎是直线关系的。

由于SiO2硬度和硅单晶硬度相似(莫氏硬度均为7 ), 所以机械磨消作用较少, 使机械损伤大大减少。

3.3 抛光性能的影响因素磨粒对抛光性能的影响研究较多. 关于磨粒粒径对抛光性能的影响, 研究结果还不统一。

1996 年Michael等提出了CMP 加工中颗粒尺寸对抛光液抛光性能( 如抛光速率、微划痕数量)的重要性。

随后Zhou等研究了在单晶硅晶片的抛光中, 纳米SiO2 粒径(10~140 nm) 对去除率的影响, 发现在试验条件下, 粒径80nm的SiO2 粒子去除率最高, 得到的表面质量最好,而Bielmann等对金属钨CMP 的研究却发现, 抛光后表面的局部粗糙度与Al2O3 磨粒的粒径间没有相关性, 而去除率则随颗粒减小反而增加。

Mazaheri 等研究了CMP中磨粒的表面粗糙度对去除率的影响, 发现相同直径时, 表面不平磨粒的渗透深度比球形磨粒大, 但去除率比球形的小。

Basim等研究发现, 随着大颗粒尺寸及浓度的增加, 抛光后氧化膜表面的缺陷增加, 并且抛光机理也发生相应变化, 因而为获得满意的抛光结果, 必须采取有效的方法去除抛光液中的大颗粒。

关飞等研究表明:硅溶胶的沉降性能与其粒径大小有着密切关系,粒径越大越容易发生沉降,当粒径达到200 nm 时,由于重力作用的影响,硅溶胶变得极易聚沉;溶胶浓度变大,颗粒间的距离变小,颗粒间容易发生碰撞而聚沉;择合适的分散剂能够有效防止硅溶胶发生聚沉,实验表明,以壬基酚聚氧乙烯醚为代表的非离子型表面活性剂的稳定作用要优于其它两种类型表面活性剂。

3.4 抛光性能的评价采用透射电镜或扫面电镜对经不同抛光液处理的硅片样品进行观测, 以确定研磨液的粒形、粒貌和粒径大小对研磨性能的影响。

用DLS 光散射仪表征多配抛光液的粒径。

相关文档
最新文档