单晶硅晶片化学机械抛光基本特性研究
抛光垫提高化学机械抛光接触压强分布均匀性研究
第 ３ ３卷 第 ５期
２ ０ １２年 ５月
兵
工
学
报
Ｖｏ ． ３ １ ３ Ｎｏ ５ ． Ｍａ ｖ ２ ２ ０１
ＡＣＴＡ ＡＲＭ ＡＭＥＮＴＡＲＨ
抛光垫提高化学机械抛光接触压强分布均匀性研 究
王 吕 玉 山 ，张 辽 远 军 ， 武 刚。 ，王
（ ．沈 阳 理 工 大 学 机 械 工 程 学 院 ， 宁 沈 阳 １０ ５ ； 珠 海 格 力 电器 股 份 有 限 公 司 ， 东 珠 海 ５９ ７ ） １ 辽 １ １９ ２ 广 １０ ０
摘 要 ：为 了改善单 晶硅 片化学机 械抛 光 （ ＭＰ 接 触 压 强分 布 的均 匀性 和 实现 高 平坦 化 抛 光 ， Ｃ ）
基 于弹 性力 学的“ ｎ ｌ 地基 ” Ｗｉｋｅ ｒ 理论 提 出 了一个 新 的 Ｃ ＭＰ接 触模 型。依 据 此模 型 ， 葵 花籽 粒 分 从 布 的结构 特征 出发对 抛光 垫进 行 了分 割 ， 计算分 析 了分 割参数对 接 触压 强分布 的影 响规律 ， 实验 并
大尺寸cvd单晶金刚石机械化学抛光机理研究
大尺寸CVD单晶金刚石机械化学抛光机理研究报告1. 研究目标本研究旨在深入探究大尺寸化学气相沉积（CVD）单晶金刚石的机械化学抛光机理。
通过实验和理论分析，研究金刚石表面的化学反应和机械磨削过程，揭示机械化学抛光对大尺寸CVD单晶金刚石的表面质量和形貌的影响机制，为金刚石抛光工艺的优化提供理论依据。
2. 方法2.1 实验设备和样品准备本研究采用大尺寸CVD单晶金刚石作为实验样品。
样品表面采用典型的金刚石切割工艺制备，确保表面平整度和质量一致。
实验设备包括机械化学抛光机、电解液、磨削盘和电源等。
2.2 实验步骤1.将CVD单晶金刚石样品固定在机械化学抛光机的磨削盘上。
2.调节机械化学抛光机的参数，如负载、转速和磨削时间等，进行机械化学抛光实验。
3.实时监测抛光过程中的电流、电压和力等参数，并记录数据。
4.抛光结束后，取下金刚石样品，进行表面形貌和质量的表征。
2.3 理论分析基于实验结果，采用化学反应动力学和磨削力学理论，建立机械化学抛光的数学模型。
通过模型计算，分析抛光过程中的化学反应速率、磨削深度和表面质量等参数的变化规律。
3. 发现3.1 抛光参数对表面质量的影响实验发现，机械化学抛光参数（如负载、转速和磨削时间）对大尺寸CVD单晶金刚石的表面质量有显著影响。
适当增加负载和转速可以提高抛光效果，但过高的负载和转速会导致表面粗糙度增加。
同时，适当增加磨削时间可以进一步改善表面质量，但过长的磨削时间会导致表面形貌不均匀。
3.2 化学反应动力学分析理论分析发现，机械化学抛光过程中的化学反应速率与电流和电压呈正相关关系。
化学反应速率随着电流和电压的增加而增加，但存在一个临界值，超过该临界值后化学反应速率不再显著增加。
同时，化学反应速率与磨削深度呈正相关关系，磨削深度随着化学反应速率的增加而增加。
3.3 表面质量与表面形貌的关系实验结果表明，机械化学抛光可以显著改善CVD单晶金刚石的表面质量。
抛光后的金刚石表面平整度提高，表面缺陷和残余应力减小。
8英寸半导体级硅单晶抛光片
8英寸半导体级硅单晶抛光片1. 简介半导体级硅单晶抛光片是半导体制造过程中必不可少的材料之一。
它是一种高纯度、高质量的硅单晶材料，在半导体芯片制造中扮演着重要的角色。
本文将详细介绍8英寸半导体级硅单晶抛光片的相关信息。
2. 8英寸半导体级硅单晶抛光片的特点8英寸半导体级硅单晶抛光片具有以下特点：2.1 尺寸8英寸指的是抛光片的直径为8英寸，约合200毫米。
相比较于其他尺寸的抛光片，8英寸抛光片具有更大的表面积，可以容纳更多的芯片制造。
2.2 材料8英寸半导体级硅单晶抛光片采用高纯度硅单晶材料制成。
高纯度的硅单晶材料具有较低的杂质含量，能够提供更好的电子性能和稳定性。
2.3 抛光质量8英寸半导体级硅单晶抛光片具有高度均匀的表面平整度和优良的抛光质量。
这是因为在制造过程中采用了先进的抛光技术和设备，确保了抛光片的表面光洁度和平整度。
2.4 表面特性8英寸半导体级硅单晶抛光片的表面特性非常重要，它直接影响到芯片的制造和性能。
通过精确控制抛光过程，可以获得所需的表面特性，如表面粗糙度、平整度和平行度等。
3. 制造过程8英寸半导体级硅单晶抛光片的制造过程包括以下几个步骤：3.1 原料准备制造8英寸半导体级硅单晶抛光片的第一步是准备高纯度的硅单晶材料。
原料通常是硅金属，经过多道熔炼和晶体生长工艺，制备出高纯度的硅单晶。
3.2 切割在原料准备完成后，将硅单晶材料切割成8英寸大小的圆片。
切割过程需要使用先进的切割设备和技术，确保切割的精度和表面质量。
3.3 磨削切割完成后，将硅单晶圆片进行磨削。
磨削是为了去除切割过程中产生的划痕和粗糙度，使硅单晶圆片表面更加平整。
3.4 抛光磨削完成后，硅单晶圆片进入抛光环节。
抛光是将硅单晶圆片表面进行进一步加工，获得所需的表面特性。
抛光过程中需要使用抛光液和抛光机，通过机械作用和化学反应，去除表面缺陷并提高表面光洁度。
3.5 清洗和检测抛光完成后，将抛光片进行清洗，去除残留的抛光液和杂质。
Ge单晶片的碱性化学腐蚀抛光研究
１ 实验 部 分
实验 中样 品均采 用 内圆切割锗 单 晶片 。具体 参 数 如下 ： 寸 １ｃ ｃ 厚 度 （０ ±２ ） ｍ； 尺 ｍｘ１ ｍ； ７０ ０ 电阻率
５Ｑ ・ ｍ； 面指 数为 （ １ ） ｃ 晶 １１ 。 溶 液配制 ： 称取 适 量 Ｎａ ＯＨ 试剂 ， 入 不 同体 积 的 去离 子水 ， 加 获得 相 应浓 度 的 Ｎ ＯＨ 溶 液 ， ａ 倒人 烧 杯 中， 水浴加 热至所需 温度 后 再 加入 一 定 量 的 Ｈ。 溶 液 ， 人 锗 片后 开 始 腐 蚀 ， 在 腐 蚀 过程 中不 断 加入 Ｏ。 放 并 Ｈ。 液 。以上化学试 剂均 是分析 纯 。具 体实验 过程见结 果 与讨 论 中章节 ３ １ ． Ｏ 溶 ． ～３ ３中。 实验操作 ： 电子天平 称量原 始锗片 的质量 ， 用 然后放 人腐蚀 液 中 ， 腐蚀相 应时 间后取 出锗片 ， 去离子水 用 冲洗 ， 氮气枪 吹干 ， 重 。再 用 Ｘ —Ｏ Ｅ原子力 显微镜 （ 国 Ｐ Ｉ 称 Ｅ ＩＯ 韩 ＳＡ公 司） 检测 表 面粗糙度 ， 用金 相显微 镜观
液配比、 腐蚀时间、 腐蚀容 器， 分析锗单 晶腐蚀抛 光过程的机理及其表 面状 态变化规律 。结果表 明： 单晶在碱 性腐 锗 蚀抛 光后的表面平整度 能够接近酸腐蚀的单晶表 面； 在腐蚀过程 中， 氧水分解产生 的氧 离子极 少部分用于锗的氧 双
化 ， 从 动 力 学 角度 加 快 了腐 蚀 速 率 ， 进 了表 面 抛 光 的程 度 。在 碱 腐 蚀 条件 下 ， 单 晶 的 腐 蚀 速 率 在 一 定 范 围 内 但 促 锗 随 氢氧 化 钠 浓度 增加 呈先 增 后 降 趋 势 ， 面 粗糙 度 变化 趋 势 与之 相反 。 表 关 键 词 ： 单 晶 ； 腐 蚀 ； 光 ； 糙 度 锗 碱 抛 粗
300mm硅单晶及抛光片标准
一、300 mm硅单晶及抛光片现状
300mm硅抛光片的产品、工艺技术在国外已经很成熟。 而在我国起步较晚，还处于试验阶段。
因此对于集成电路所需的300mm硅片的基本参数指标、 金属污染和缺陷控制、表面形态与质量、成本等都面临着新 的挑战。硅材料的生产工艺、技术、检测方法已成为今后研 究的主要内容，同时也是推动产业发展的关键所在。
二、 国外涉及300mm产品标准的现状
SEMI的硅单晶的产品标准主要是抛光片规范SEMI M1。 它由一系列直径从2英寸、100mm，直到300mm，及直径 350mm和400mm硅单晶抛光片规格组成，其中只涉及了 最基本的尺寸指标：直径、厚度、晶向、切口或参考面尺 寸极其公差；弯曲度、翘曲度、总厚度变化的最大允许 值，以及轮廓的要求。并且参数都是最宽泛的。SEMI M1.15直径300mm硅单晶抛光片规格（切口）见下表所示。
0.5~50.0 ohm-cm 无 无 无
≤32ppma（旧版ASTMF121－79） 不规定
4.0 结构特性 4.1 位错蚀坑密度 4.2 滑移 4.3 系属结构 4.4 孪晶 4.5 漩涡 4.6 浅蚀坑 4.7 氧化层错（OISF） 4.8 氧化物沉淀 4.9 硅片制备特性 5.0 晶片ID标志 5.0 正表面薄膜 5.2 洁净区 5.3 非本征吸除 5.5 背封
SEMI M8是针对半导体器件制备中用作检验和工艺控制的硅 单晶抛光试验片。对2英寸到300mm的试验片的订货项目及要求。 以及0.13μm线宽的300mm试验片规范指南。
SEMI M24《优质硅单晶抛光片规范》是针对150-300mm直 径， 用于颗粒检测、金属沾污监控、和光刻工艺图形测量的硅单 晶抛光片。针对0.25-0.13μm不同线宽的要求的抛光片规格，给 出了三种不同用途硅片的项目要求。
硅片碱抛光实验报告
一、实验目的本次实验旨在研究硅片在碱抛光条件下的抛光效果，包括抛光速率、表面质量、残留物质以及抛光液性能等方面。
通过对实验结果的分析，为硅片抛光工艺的优化提供理论依据。
二、实验材料与设备1. 实验材料：- 硅片（直径：100mm，厚度：0.5mm）- 氢氧化钠（NaOH）- 氢氧化钾（KOH）- 水（去离子水）- 氧化铝（Al2O3）抛光粉- 抛光机- 光学显微镜- 扫描电子显微镜（SEM）2. 实验设备：- 碱抛光槽- 温度控制器- pH计- 旋转抛光机- 真空干燥箱三、实验方法1. 配制抛光液：按照实验要求，将一定比例的NaOH和KOH溶解于去离子水中，制备成一定浓度的碱抛光液。
2. 抛光过程：- 将硅片清洗干净，去除表面杂质。
- 将硅片放入抛光机，设置适当的转速和压力。
- 将配置好的碱抛光液加入抛光槽，将硅片浸入抛光液中。
- 控制抛光液温度在80～90℃之间，保持一定时间。
- 抛光完成后，取出硅片，用去离子水冲洗干净，去除残留的碱抛光液。
3. 表面质量检测：- 使用光学显微镜观察硅片表面抛光效果。
- 使用SEM观察硅片表面微观形貌。
四、实验结果与分析1. 抛光速率：- 在不同碱浓度、抛光时间和抛光温度下，实验得到了不同抛光速率的结果。
结果显示，随着碱浓度的增加，抛光速率逐渐提高；抛光时间和温度对抛光速率也有显著影响。
2. 表面质量：- 光学显微镜观察结果显示，硅片表面经过碱抛光处理后，表面质量得到了明显改善，表面粗糙度降低。
3. 残留物质：- 对抛光后的硅片进行化学分析，发现残留物质主要是Na+和K+离子。
通过调节抛光液的pH值，可以有效控制残留物质的含量。
4. 抛光液性能：- 实验发现，随着抛光时间的延长，抛光液的pH值逐渐降低，说明抛光液在抛光过程中逐渐被消耗。
为了维持抛光液的性能，需要定期更换抛光液。
五、结论1. 碱抛光是一种有效的硅片抛光方法，可以显著提高硅片表面质量。
2. 抛光速率受碱浓度、抛光时间和温度等因素的影响。
硅片抛光液配方技术研究,抛光液成分分析及制备工艺
硅片抛光液配方技术研究,抛光液成分分析及制备工艺硅片抛光液配方技术研究，抛光原理及制备工艺导读本文主要介绍了硅晶片的应用背景，分类，参考配方等，本文中的配方经过修改，如果需要了解更详细，可咨询我们的相关技术人员。
禾川化学致力于硅片抛光液成分分析，配方还原，研发外包服务，为硅片抛光液相关企业提供一整套配方技术解决方案。
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。
化学机械抛光
4 化学机械抛光的发展趋势
4-1
化学机械抛光中存在的基本问题
十余年来，尽管CMP技术发展迅速，但CMP仍然存在很多未解决的题： 1、CMP加工过程的控制仍停留在半经验阶段，难以保证表面的更高精 度和平整度加工要求， 2、CMP工艺的复杂性影响因素的多样性增加了问题的研究难度 3、CMP加工材料去除、抛光缺陷机理、抛光过程中纳米粒子的运动规 律及行为以及CMP工艺方面的实际问题等还没有完全弄清楚。
4 维持加工过程中所需的机械和化学环境
3-3
抛光垫的研究现状
3-3-1 目前主要的研究抛光垫以下3方面： 1、材料种类（软性和硬性的或复合材料的）， 2、材料性质(如硬度,弹性和剪切模量、孔隙的大小和分布、粘弹性 )， 3、表面的结构和状态对抛光性能的影响。 其中通过改变表面结构的沟槽结构是 改变抛光垫性能的最主要途径。
1-3 化学机械抛光材料去除机理
通过实验研究，CMP的机理可以分为在材料的去除过程中 是抛光液中化学反应和机械作用的综合结果。如图 3
抛光液中的腐蚀介质与被抛光表面材料发生了化学反 应,生成很薄的剪切强度很低的化学反应膜,反应膜在 磨粒磨削作用下被去处,从而露出新的表面,接着又继 续反应生成新的反应膜,如此周而复始的进行,使表面 逐渐被抛光修平,实现抛光的目的。
2-3
抛光液的研究趋势
1 CMP机理还有待进一步研究 2 如何避免碱金属离子的沾污 3 如何保持抛光浆液的稳定性 4 化学机械抛光的抛光液的开发
3抛光垫有软性和硬性的,常见的软性抛光垫有：无纺布抛光垫、带绒毛结构的
无纺布抛光垫，硬性的抛光垫有：聚氨酯抛光垫酯。
根据工件-抛光垫之间抛光液膜厚度的不同，在抛光中可能存在三种界面接
抛光液的组成及其作用22抛光液加快加工表面形成软而脆的氧化膜提高抛光效率和表面平整度腐蚀介质氧化剂磨料分散剂对材料表面膜的形成材料的去除率抛光液的粘性有影响借助机械力将材料表面经化学反应后的钝化膜去除让表面平整化防止抛光液中的磨料发生聚集现象保证抛光液的稳定性减少加工表面缺陷抛光液的主要组成成分及作用如下图所示