基于磨粒运动轨迹的硅片化学机械抛光材料去率研究

硅片化学机械抛光（CMP）是机械作用与化学作用相结合的技术,硅片表面的化学反应层主要是由抛光液中磨料的机械作用去除,磨粒对硅片表面的摩擦和划擦对硅片表面材料的去除起着重要作用。磨粒在硅片表面上的划痕长度直接影响硅片表面的材料去除率。本文首先在实验结果的基础上分析了硅片CMP过程中磨粒的分布形式,然后根据运动学和接触力学理论,分析了硅片、磨粒及抛光垫三者之间的运动关系,根据磨粒在硅片表面上的运动轨迹长度,得出了材料去除率与抛光速度之间的关系,该分析结果与实验结果一致,研究结果可为进一步理解硅片CMP的材料去除机理提供理论指导。     

硬脆晶体基片化学机械抛光材料去除非均匀性形成机制研究

本文主要对基片内材料去除非均匀性的形成机理进行了深入的研究;首先分析了化学机械抛光(CMP)时抛光机运动参数对硅片表面上相对速度分布非均匀性、摩擦力分布非均匀性、接触压力分布非均匀性及磨粒运动轨迹密度分布非均匀性的影响规律,然后进行了基片内材料去除非均匀性实验,通过实验得出了抛光机运动参数对基片表面材料去除非均匀性的影响;通过比较理论分析与实验结果,基片表面上相对速度分布非均匀性、摩擦力分布非均匀性及接触压力分布非均匀性随转速的变化趋势与基片表面材料去除非均匀性的实验结果的曲线性质不匹配,而只有抛光液中的磨粒在基片表面的运动轨迹分布密度非均匀性与基片表面材料去除非均匀性的实验结果曲线趋势相同;研究结果表明,基片表面材料去除非均匀性是由磨粒在基片表面上的运动轨迹分布密度非均匀性造成的,充分说明了基片表面材料去除的机械作用主要是磨粒的机械作用.     

Material removal rate of 6H-SiC crystal substrate CMP using an alumina（Al2O3） abrasive

正The influences of the polishing slurry composition,such as the pH value,the abrasive size and its concentration,the dispersant and the oxidants,the rotational velocity of the polishing platen and the carrier and the polishing pressure,on the material removal rate of SiC crystal substrate(0001) Si and a(0001) C surface have been studied based on the alumina abrasive in chemical mechanical polishing(CMP).The results proposed by our research here will provide a reference for developing the slurry,optimizing the process parameters,and investigating the material removal mechanism in the CMP of SiC crystal substrate.     

抛光垫表面特性分析

研究抛光垫表面特性有利于了解和分析硅片化学机械抛光(CMP)材料的去除机理及优化抛光垫的微观结构.使用ZYGO 5022轮廓仪、SEM等仪器研究了IC1000/SubaIV平抛光垫表面粗糙度、表面组织结构、孔隙率、微孔深度及直径、抛光垫表面微凸峰分布形式及面积支承率,测量和计算的结果:抛光垫表面粗糙度为σP(RMS)=6.8μm,均方根粗糙度9.4μm,表面孔隙率为56%,平均孔径为36μm,平均孔深为20μm,平均孔距为43μm,微孔数量为550个/mm2,抛光垫表面微凸峰高度服从高斯分布.     

基于磨损行为的单晶硅片化学机械抛光界面接触形式研究

设计了3种不同的抛光液并进行一系列抛光试验,得到机械、化学及其交互作用所引起的材料去除率,分析了化学机械抛光时硅片与抛光垫之间接触形式的判别方法及其抛光机理.结果表明:化学机械抛光中的主要作用为磨粒的机械作用;材料的去除率主要为磨粒与抛光液交互作用所引起的材料去除率;硅片表面材料的去除形式主要为化学作用下的二体磨粒磨损;化学机械抛光时硅片与抛光垫之间的接触形式为实体接触.     

基于白刚玉微粉的6H-SiC单晶基片化学机械抛光材料去除率研究

碳化硅单晶基片已广泛应用于微电子、光电子等领域,如集成电路、半导体照明(LED)等,本文根据前期的研究结果,以白刚玉微粉为磨料,通过大量的实验,研究了抛光液成分(PH值、磨粒粒径与含量、分散剂、氧化剂、活性剂)、抛光盘转速以及载物台转速对SiC单晶片(0001)Si面和C面化学机械抛光(CMP)时对材料去除率的影响。研究结果表明,在SiC晶体基片化学机械抛光时,抛光液在一定的pH值、一定的氧化剂含量、一定的分散剂含量、一定的磨粒含量及尺寸下,能够获得最佳的材料去除率;抛光盘的转速对材料去除率影响较大,材料去除率随抛光压力的增加而增大,C面的材料去除率远大于Si面的材料去除率,但无论是Si面或C面,抛光后表面无划痕,经过2个半小时的抛光,表面粗糙度达到Ra1nm以下。结果表明,氧化铝(Al2O3)磨粒可用于碳化硅单晶基片的化学机械抛光,其研究结果可为进一步研究SiC单晶片的高效低成本化学机械抛光液、抛光工艺参数及化学机械抛光机理提供参考依据。