国民经济的各个领域中,它的发展推动着人类社会的进步和物质文化生活水平的提高,由其兴起的半导体产业越来越受到各国的重视,自20世纪以来取得了长足的发展。在导体领域中化学机械抛光CMP占有着越来越重要的作用,本文在分析CMP工艺的基础上,及初步了解与分析了CMP半导体晶片过程中抛光液(CY-L10W)的重要作用,总结了抛光液(CY-L10W)的组成及其化学性能氧化剂、磨料及H值等和物理性能流速、粘性及温度对抛光效果的影响规律。本文是在前人研究的基础上,进行深入了解,希望从而对半导体产业向前发展起到一定的积极作用。
1.抛光液(CY-L10W)的化学性能及对抛光效果的影响
pH值对抛光效果的影响pH值决定了最基本的抛光加工环境,会对表面膜的形成、材料的去除分解及溶解度、抛光液(CY-L10W)的粘性等方面造成影响。常用的抛光液(CY-L10W)分为酸性和碱性两大类。
酸性抛光液(CY-L10W)具有可溶性好、酸性范围内氧化剂较多、抛光效率高等优点,常用于抛光金属材料,例如铜、钨、铝、钛等。当 pH7时,随着 pH 值的增大,由于电化学反应、晶片表面氧化及蚀刻作用减弱,机械摩擦作用占据主导地位,导致抛光效率降低,表面刮痕尺寸增大,所以酸性抛光液(CY-L10W)的PH最优值为4,常通过加入有机酸来控制。酸性抛光液(CY-L10W)的缺点是腐蚀性大,对抛光设备要求高,选择性不高,所以常向抛光液(CY-L10W)中添加抗蚀剂BTA提高选择性,但BTA的加入易降低抛光液(CY-L10W)的稳定性。碱性抛光液(CY-L10W)具有腐蚀性小、选择性高等优点,通常用于抛光非金属材料,例如硅、氧化物及光阻材料等。当pH7时,随着pH值的增大,表面原子、分子之间的结合力减弱,容易被机械去除,抛光效率提高,但表面刮痕尺寸增大;当PH12.5时,由于晶片表面亲水性增强,抛光效率开始降低,所以碱性抛光液(CY-L10W)的 pH最优值为10?11.5,常通过向水溶液中加入Na0H、KOH或NH40H来控制。碱性抛光液的致命缺点是不容易找到在弱碱性中氧化势高的氧化剂,导致抛光效率偏低。碱性抛光液的氧化剂主要有FeN033、K3FeCN6、NH40H和一些有机碱。
(2)氧化剂对抛光效果的影响
金属材料的抛光过程中,为了能够快速地在加工表面形成一层软而脆的氧化膜,便于后续的机械去除,从而提高抛光效率和表面平整度,通常会在抛光液(CY-L10W)中加人一种或多种氧化剂。氧化剂种类会对抛光效果产生影响。抛光金属钨时常用的氧化剂有H202、FeN033,及其混合物。H202:氧化性较弱,氧化反应仅仅发生在钨表面颗粒的边缘,只有当氧化产物W03 溶解后,剩余的硬度较大部分才能暴露出来,参与下一次氧化反应:FeN033,中三价Fe离子氧化性较强,能在钨表面能够迅速形成硬度小、脆性大且容易去除的氧化层,从而提高了抛光效率和表面质量;当H202,FeN033混合剂时发生Fenton反应,生成氧化性更强的过氧氢氧自由基?00H,氧化层的形成速度进一步加快,所以相对于FeN033,抛光效率提高人约一倍。目前最常见的一种比较经济的氧化剂是H202。H202虽然能用于多种材料的化学机械抛光,但由于其化学性质不稳定,容易发生分解从而影响抛光效果。为了增强H202的稳定性,通常会向抛光液(CY-L10W)中添加一些稳定剂,以防止其分解。
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