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。     

酸性体系对镁铝尖晶石工件固结磨料研磨的影响

研磨介质的化学作用对于固结磨料研磨的材料去除率和表面质量具有至关重要的影响.采用不同的酸性介质对镁铝尖晶石样品进行研磨,研究了其对镁铝尖晶石固结磨料研磨的材料去除率和表面质量的影响;采用电感耦合等离子质谱仪(ICP)测量了不同酸性介质对镁铝尖晶石工件和研磨垫的化学腐蚀作用,并进一步采用电化学工作站检验了不同酸性介质对研磨垫填料铜的腐蚀性能.结果表明:研磨介质对填料铜的化学腐蚀促进研磨垫的自修整是其对研磨过程材料去除率产生影响的主要因素,其中3;乙酸研磨后的材料去除率最大,可达249.97 nm/min;研磨介质对工件的化学作用可以改善工件的表面质量,其中3;磷酸研磨后的工件表面粗糙度值最小,仅为72.4 nm.     

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.     

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.     

铜化学机械抛光中的平坦性问题研究

铜的化学机械抛光(Cu-CMP)技术是ULSI多层金属布线结构制备中不可缺少的平坦化工艺.Cu-CMP后硅片表面的蝶形、侵蚀等平坦性缺陷将降低铜线的最终厚度和增大电阻率,从而降低器件性能和可靠性.而且可能进一步影响硅片的面内非均匀性(WIWUN),在多层布线中导致图案转移的不准确.本文介绍了对Cu-CMP平坦性的仿真、模拟和实验研究,并着重分析了碟形、侵蚀和WlWUN与抛光液、线宽和图案密度、抛光速度和载荷等相关参数的关系.     

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.     

超大规模集成电路制造中硅片化学机械抛光技术分析

目前半导体制造技术已经跨入0.13μm 和300mm时代,化学机械抛光(CMP)技术在ULSI制造中得到了快速发展,已经成为特征尺寸0.35μm以下IC制造不可缺少的技术。CMP是唯一能够实现硅片局部和全局平坦化的方法,但CMP的材料去除机理至今还没有完全理解、CMP系统过程变量和技术等方面的许多问题还没有完全弄清楚。本文着重介绍了化学机械抛光材料去除机理以及影响硅片表面材料去除率和抛光质量的因素。     

化学机械抛光中的硅片夹持技术

目前半导体制造技术已经进入0.1 3μm时代,化学机械抛光(CMP)已经成为IC制造中不可缺少的技术.本文描述了下一代IC对大尺寸硅片(≥300mm)局部和全局平坦化精度的要求,介绍了目前工业发达国家在化学机械抛光加工中硅片夹持技术方面的研究现状,分析了当前硅片夹持技术中存在的问题,并指出了未来大尺寸硅片超精密平坦化加工中夹持与定位技术的发展趋势.