锗单晶在酸性SiO2抛光液条件下的抛光机理及加工工艺

该文研究了化学机械抛光(CMP)条件下,锗单晶在含HNO₃的SiO₂抛光液中的腐蚀过程。通过改变抛光时间,分析锗单晶表面状态的变化规律。结果表明,在SiO₂抛光液pH值为1~2时,SiO₂抛光液中存在 Si—OH和 Si—O^-形式;锗单晶先与HNO₃反应生成Ge(NO₃)₄,而后Ge⁴⁺的含氧酸盐会剧烈水解生成Ge—OH,Ge—OH 继续反应并以Ge—OH₂⁺形式存在。由于表面电荷的吸引,Si—O^-和Ge—OH₂⁺在锗单晶表面生成Si—O—Ge软化层,从动力学角度加快了腐蚀速率,促进了表面抛光的程度。抛光时间为15~20 min时,机械抛光和侵蚀的法向速度处于平衡状态,CMP抛光后锗单晶表面粗糙度S_a≤0.8 nm,10倍显微镜下无划痕、麻点。     

磁性复合流体分散性及其对BK 7光学玻璃抛光性能的影响

针对BK7光学玻璃材料去除率和抛光质量不断提高的需求,提出通过减少磁性复合流体(MCF)抛光液颗粒的团聚、提高MCF分散性,配制性能优良的抛光液,提高BK7光学玻璃的MCF抛光性能.MCF中添加不同质量分数的高分子类分散剂聚乙烯醇(PVA),采用激光粒度分布仪测试MCF抛光液中颗粒的粒径分布和中位粒径,探究不同PVA浓度的抛光液对BK7光学玻璃抛光性能的影响.试验结果表明:当PVA质量分数为3%时,中位粒径达到最小值5.854μm,MCF的分散性最好,对光学玻璃的抛光性能大幅提高,当PVA质量分数为5%时,经MCF抛光10min后材料去除率达到最大值26.4×10~(-4)g/min,表面粗糙度达到最小值8.23nm.MCF中添加适量PVA能够减少抛光液颗粒的团聚,提高MCF的分散性,提升BK7光学玻璃的磁性复合流体抛光性能.     

抛光工艺对GaAs抛光片粗糙度的影响

研究了化学机械抛光过程中抛光布、抛光液中SiO2溶胶粒径、pH值以及清洗工艺对GaAs抛光片表面粗糙度的影响,为降低粗糙度而保持一定的抛光速率,应尽量采用多步抛光的方式,逐步降低抛光布的硬度和SiO2溶胶粒径,抛光液的pH值也要在合适的范围。因臭氧水的清洗工艺不会增加粗糙度,不失为一种控制GaAs抛光片表面粗糙度的有效方法。     

ULSI中低k介质的化学机械全局平坦化分析研究

针对常见的低k介质材料分析了其化学机械全局平坦化的机理,并进一步探讨了低k介质化学机械抛光中包括压力、磨料、pH值和温度在内的几个因素对于抛光速率和表面状态等方面的影响。     

Ge2Sb2Te5的电化学特性及化学机械抛光

从电化学角度研究了Ge2Sb2Te5薄膜在化学机械抛光液中的作用,以及不同的pH值和H2O2浓度下的电化学特性.采用Solartron SI1287电化学设备测试了Ge2Sb2Te5薄膜在溶液中的开路电位和动电位扫描.开路电位结果表明:Ge2Sb2Te5在pH值为10的抛光液中表现出钝化行为;而抛光液的pH值为11时,开始向活化转变;当pH值为12时,薄膜处于活化状态.在动电位扫描过程中,不同的pH值和H2O2浓度下,薄膜的扫描曲线形状相似,表明薄膜腐蚀具有相同的反应机理.自制碱性抛光液,对Ge2Sb2Te5薄膜进行化学机械抛光,用SEM和EDS对抛光后的结构进行分析.结果表明,通过CMP实现了Ge2Sb2Te5填充结构.     

蓝宝石衬底表面的高精密加工工艺

为了获得优化的CMP参数变化,对实验进行了设计,并采用CMP方法在C6382I-W/YJ单面抛光机上对蓝宝石衬底表面进行了加工.根据蓝宝石衬底特性,选择了碱性抛光液,并选用SiO2胶体作为磨料.依据高去除的目的,对如底盘转速、抛光液流量、温度及压力等不同工艺参数进行了研究.根据实验结果,确定了蓝宝石衬底表面的CMP最佳工艺参数.     

半导体器件硅衬底化学机械平坦化研究

主要对分立器件硅衬底化学机械平坦化(CMP)进行了研究。首先通过正交实验方法研究活性剂、螯合剂、磨料浓度和有机碱对硅材料去除速率的影响,得出活性剂体积分数对去除速率的影响最大,并且研究出去除速率最快的抛光液的最优配比,去除速率可以达1 410nm/min。同时平坦化后的硅衬底具有良好的表面状态:表面粗糙度仅为0.469nm,表面总厚度变化小于工业标准指标5μm。在考虑工艺影响的情况下,硅衬底制造双极型晶体管的成品率达到90%以上,满足工业成品率要求。     

碱性阻挡层抛光液各成分对CMP的影响

为实现图形片的全局平坦化,通过研究碱性阻挡层抛光液各成分对铜和介质(TEOS)去除速率的影响,遴选出一种碱性阻挡层抛光液。在此抛光液基础上添加不同质量分数的盐酸胍,对钽光片进行抛光,选出满足要求的抛光液,并在中芯国际图形片上验证此抛光液的修正能力。实验表明,当磨料质量分数为20%、盐酸胍质量分数为0.3%、I型螯合剂(FA/O I)体积分数为1%、非表面活性剂体积分数为3%时,钽和TEOS去除速率之和是铜去除速率的3.3倍,此种碱性阻挡层抛光液对钽的去除速率为42 nm/min,各项参数均满足工业要求。与商用酸性、碱性抛光液相比,该抛光液对碟形坑和蚀坑有更好的修正能力。     

抛光液中缓蚀剂对铜硅片的影响

以硝酸铁为氧化剂选用不同缓蚀剂对铜化学机械抛光用抛光液的缓蚀效果进行了研究.通过测试不同缓蚀剂作用下铜的电化学极化曲线,来获得的腐蚀电流值和计算不同缓蚀剂的缓蚀效率.采用表面粗糙度为1.42nm的铜硅片进行静腐蚀和抛光实验,利用ZYGO粗糙度仪测试了硅片表面的粗糙度变化,并采用原子力显微镜分析腐蚀表面形貌.研究结果表明,在以硝酸铁为氧化剂的酸性环境中,苯丙氮三唑(BTA)作为铜抛光液的缓蚀剂具有良好的缓蚀效果.根据电化学参数计算出1.5wt%硝酸铁溶液中添加0.1wt%BTA的缓蚀率达99.1%;无论在静腐蚀还是在抛光过程中,在抛光液中添加BTA均可避免硅片严重腐蚀,使表面光滑.     

大直径铌酸锂晶片的化学机械抛光研究

本文采用化学机械抛光方法,以SiO2作为抛光液的研磨介质,对76mm Z切向的铌酸锂晶片的抛光进行了深入的研究.分析了影响铌酸锂晶片抛光效果的因素,通过优化工艺参数,使铌酸锂的表面粗糙度Ra达到0.387nm,平面面形误差小于4μm.