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二氧化硅粒度很細,約0.01-0.1μm,因此拋光工件表面的損傷層極微;另外,二氧化硅的硬度和硅片的硬度相近,因此常用于對半導體硅片的拋光。在研究對硅片的晶拋光過程中,磨削層的厚度為磨料粒子尺寸的四分之一 。并且,為了減小表面粗糙度和損傷層深度,精拋時不再采用類似氣相法制備的微米級二氧化硅粒子,而采用納米級的二氧化硅膠體;同時通過提高產物排除速率和加強化學反應提高拋光效率 。二氧化硅是拋光液的重要組成部分,其粒徑大小、致密度、分散度等因素直接影響化學機械拋光的速率和拋光質量。因此二氧化硅膠體的制備也是拋光液中不可缺少的工藝。例4 如孫濤 以Na 2 SiO 3 為原理,通過離子交換法制備出了不同粒徑的納米二氧化硅膠體,考察了磨料粒徑和數量等因素對存儲器硬盤基板NiP的拋光速率的影響,發現磨料濃度相同時,粒徑為150nm的二氧化硅膠體拋光速率比較高;粒子數目相同時,粒徑為200nm 的二氧化硅膠體拋光速率比較高。
二氧化硅拋光液中酸堿度 的調節非常重要,對硅片進行拋光時,二氧化硅拋光液一般選用有機胺調節酸堿度,這是因為在拋光過程中,無機金屬離子進入介質層或襯底,影響工件的局部穿通 效應,降低芯片工作的可靠性。尹青 等從PH值、磨料粒度及磨料的質量分數等方面,研究了二氧化硅拋光液對AIN基片的拋光效果,發現拋光液pH 值為10.5-11.5時,采用大粒徑、高質量分數的納米二氧化硅膠體作為磨料,用利于提高拋光速率。何彥剛等用二氧化硅拋光液對銅進行了化學機械拋光試 驗,發現隨著堿性二氧化硅拋光液質量分數的增加,銅晶片不很快被腐蝕,而且增加了腐蝕速率,當拋光液質量分數達到63.7%時,銅的腐蝕被抑制;另外, 從銅拋光后表面形態可以看出,堿性化學機械拋光液對銅晶片表面有很好的改善作用;對沉積銅晶片層去除速率方面,堿性化學機械拋光液是酸性拋光液的4-5 倍。
但是二氧化硅拋光液中也存在一些問題,例如,此種 拋光液中含有氨水或有機胺,氨水有揮發性,并且會和光刻膠發生反應,因此,應用時需要使用密閉的機臺或者隔離的區域和光刻區域分離。除此以外,聚合作用是 硅溶膠磨料的比較大一個缺點,容易在拋光液中形成凝膠,因此在配置拋光液的過程中,溶液pH值的控制非常嚴格,因為拋光液的pH值是影響硅酸聚合重要的原 因。
納米二氧化磨料拋光液由高純納米二氧化硅等多種復合材料配置而成,通過高科技術分散成納米顆粒,分散均勻的納米拋光液,具有強度高、高附著力、成膜性好、高滲透、高耐候性、高耐磨性等特點,是一種性能優良的CMP技術用的拋光材料.