W-Mo合金CMP工艺参数的影响与优化研究

简述了金属化学机械抛光的机理。将半导体制造工艺中的化学机械抛光技术拓展并应用到W-Mo合金表面加工中,在实现W-Mo合金材料表面高平坦度、低粗糙度的前提下,提高W-Mo合金去除速率。针对W-Mo合金的性质,选用碱性抛光液,并采用田口方法对抛光液pH值、抛光压力和抛光盘转速三个重要因素进行了优化设计,得到以去除速率为评价条件的综合最优抛光参数。实验分析表明,当抛光液pH值为11,抛光压力为80 kPa,抛光盘转速60 r/min时,可以获得较高的去除速率。     

Mg-Al合金化学机械抛光中表面状态的研究

化学机械抛光(CMP)可以获得高精度、低表面粗糙度和无损伤工件表面,并可实现全局平坦化。将CMP技术拓展到Mg-Al合金表面加工中,研究了Mg-Al合金化学机械抛光机理,分析了Mg-Al合金化学机械抛光中pH值、压力、流量、转速等参数对Mg-Al合金表面状态的影响。结果表明,当pH值为11.20,压力为0.06MPa,流量200mL/min,转速60r/min,用Olympus显微镜观察Mg-Al合金表面状态良好。这一结果为进一步采用化学机械抛光法加工Mg-Al合金奠定了基础。     

不同抛光参数对蓝宝石衬底CMP质量的影响

蓝宝石衬底化学机械抛光(CMP)质量直接影响器件的成品率和可靠性。抛光液和抛光工艺参数是影响CMP质量的决定性因素。为了得到更优的抛光液利用率以及更好的抛光效果,系统研究了自主研制的抛光液pH值、抛光压力、转速和流量等抛光参数对c面蓝宝石衬底化学机械抛光去除速率和表面粗糙度的影响。结果表明,去除速率随pH值、抛光压力、转速和流量的升高先增加后减小;表面粗糙度随pH值、抛光压力、转速的升高先减小后增加,随流量升高而慢慢降低。通过实验进行优化,当pH值为10.5、抛光压力为27.6 kPa、抛光头转速为40 r/min、抛光盘转速为45 r/min、流量为160 mL/min时,去除速率能稳定在2.69 μm/h,表面粗糙度为0.184 nm。此规律对指导工业生产具有重要的意义。     

铝合金CMP技术分析研究

阐明了金属化学机械抛光的机理,同时介绍了铝合金化学机械抛光过程中存在的问题,并提出采用碱性抛光液进行实验;分析了抛光液、压力、温度、pH值参数、FA/OⅠ型活性剂对LY12铝合金圆薄片抛光过程的影响。实验表明,pH值在10.1～10.3、温度控制在25～30℃、压力0.06 MPa下有利于铝合金表面完美化。在抛光后期采用单一表面活性剂溶液并且无压力自重条件下抛光,可以获得更为理想的合金表面。     

Al-Mg合金化学机械抛光的实验研究

将CMP技术用于Al-Mg合金表面加工中,根据抛光布特性及Al-Mg合金性质来选择抛光布.并从研究Al-Mg合金在碱性条件下化学机械抛光机理出发确定相应的抛光液,最后对Al-Mg合金化学机械抛光中pH值、压力、流量等主要参数进行优化实验.确定当压力为0.05 MPa,pH值为11.20,流量为250 ml/min时,Al-Mg合金表面状态良好.用美国ZYGO公司产的NewView6000非接触光学表面轮廓仪来测量表面粗糙度已达到纳米级别.     

抛光液各组分在SiO_2介质CMP中的作用机理分析

介绍了超大规模集成电路中SiO2介质的化学机械抛光机理及抛光液在化学机械抛光中扮演的重要角色。通过单因素实验法,在低压力的实验环境下,着重分析了抛光液中表面活性剂、pH值调节剂、纳米磨料等成分在SiO2介质化学机械抛光中的具体作用及影响机理。最终得出,最优化的实验配比,即当表面活性剂的浓度为30mol/L,pH值为11.30,硅溶胶与去离子水的体积比为2:1时,在保证较低表面粗糙度的同时得到了较高的抛光速率476nm/min。     

GLSI钨插塞CMP碱性抛光液组分优化的研究

钨插塞化学机械平坦化(CMP)是极大规模集成电路(GLSI)铜互连多层布线的关键工艺之一。首先研究了钨在碱性条件下化学机械抛光机理;接着采用单因素实验方法分析了抛光液组分中纳米SiO2水溶胶磨料、氧化剂、有机碱(pH调节剂)和表面活性剂对W-CMP速率的影响。最后通过正交优化实验,确定抛光液最优配比为V(纳米SiO2水溶胶)∶V(去离子水)=1∶1,氧化剂体积分数为20 mL/L,pH调节剂体积分数为4 mL/L,表面活性剂体积分数为20 mL/L时,此时抛光液的pH值为10.36,获得的去除速率为85 nm/min,表面粗糙度为0.20 nm。     

TiO2薄膜CMP 抛光液组分的研究

在本文中,采用化学机械抛光(CMP)对TiO2薄膜进行平坦化处理,以降低TiO2薄膜表面粗糙度和提升抛光去除速率。实验基于优化的TiO2薄膜CMP工艺参数,通过研究抛光液组分：硅溶胶浓度、螯合剂和活性剂浓度以及抛光液pH值对材料去除速率和表面粗糙度的影响,获得最佳的抛光液组分。实验结果表明：在磨料SiO2浓度为8 %、螯合剂为10 ml/L、活性剂为50 ml/L,pH = 9.0时,TiO2薄膜材料去除速率(MRR)为65.6 nm/min,表面粗糙度(Ra)为1.26 ?(测试范围: 10 μm×10 μm),既保证了较高去除速率又降低了表面粗糙度。     

InAs/GaSb II类超晶格红外探测器背减薄技术研究

针对InAs/GaSb II类超晶格红外探测器开发高质量背减薄工艺，获得了高质量衬底表面，改善了超晶格红外探测器组件的成像品质。采用机械抛光和机械化学抛光相结合的工艺减薄衬底，其中机械抛光削减衬底大部分厚度，然后通过机械化学抛光去除机械损伤。机械化学抛光过程中，在压力、转速等不变的情况下，主要研究机械化学抛光液的pH值对衬底表面质量的影响。实验结果表明，当机械化学抛光液的pH值为9.4时，获得了高质量、低损伤的芯片衬底表面，并实现了最佳的探测器组件成像效果。     

CMP中酸碱度对InSb晶片粗糙度的影响

InSb是一种重要的半导体材料。研究了在压力、流量等工艺参数一定的条件下,通过改变有机碱在抛光液中的体积分数,得到了不同pH值的抛光液。采用化学机械抛光(CMP)对InSb进行了表面加工,并在原子力显微镜下观测了抛光后晶片的表面粗糙度,找到了适宜InSb抛光的最佳pH值,从而达到降低InSb表面粗糙度的目的,最后分析和讨论了实验结果及其有机碱在CMP中的作用,最终实现了工艺参数的优化。     

镁合金抛光机理与CMP工艺研究

将化学机械抛光(CMP)技术引入到镁合金片(MB2)的抛光中,打破过去镁合金以单一化学或机械加工为主的加工手段,用自制的抛光液对镁合金片进行抛光实验。结果发现,抛光液中加入双氧水易产生胶体,不利于抛光的进行,因此提出无氧化剂SiO2碱性抛光。同时分析了镁合金的抛光机理,抛光中压力、转速和抛光液流量参数对抛光过程的影响,利用Olympus显微镜对抛光前后镁合金表面进行观察,通过合理控制工艺参数,能够得到较佳的镁合金抛光表面,远优于单一的机械加工,为镁合金抛光工艺和进一步研究抛光液的配比奠定了基础。     

温度对ULSI硅衬底化学机械抛光去除速率及动力学的控制

对材料表面化学机械高精密加工的动力学过程及控制过程进行了深入研究.根据大量实验总结出了CMP的七个动力学过程,在ULSI衬底单晶硅片的CMP研究过程中,确定了在相同机械作用条件下由温度引起的化学过程为CMP控制过程,对影响化学反应的关键因素进行了有效的优化,实现了多材料CMP速率的突破性提高.     

GLSI多层布线钨插塞CMP表面质量的影响因素分析

随着超大规模集成电路向高集成、高可靠性及低成本的方向发展,对IC工艺中的全局平坦化提出了更高的要求。在特大规模集成电路(GLSI)多层布线化学机械抛光(CMP)过程中,抛光质量对器件的性能有明显影响。研究了多层互连钨插塞材料CMP过程中表面质量的影响因素及控制技术,分析了抛光过程中影响抛光质量的主要因素,确定了获得较高去除速率和较低表面粗糙度的抛光液配比及抛光工艺参数。     

An analytical model of multiple ILD thickness variation induced byinteraction of layout pattern and CMP process

In this paper, an analytical model for chemical mechanical polishing (CMP) is described. This model relates the physical parameters of the CMP process to the in-die variation of interlayer dielectric (ILD) in multilevel metal processes. The physical parameters considered in this model include the deposited ILD profile, deformation of the polishing pad and the hydrodynamic pressure of slurry flow. Model parameters are adjusted based on the first ILD layer and then applied to the upper ILD layers. Comparison of simulated results with sample data is performed at the die level of a state-of-the-art microprocessor     

砷化镓抛光片总厚度变化研究

抛光片表面总厚度变化是衡量砷化镓抛光片表面质量的重要几何参数指标 ,对后序的器件工艺及集成电路工艺有着至关重要的影响。通过对影响总厚度变化的抛光液组分进行实验分析 ,在抛光工艺中采用化学机械抛光的方法抛出合格的双面抛光片 ,采用统计的方法对测得的总厚度变化数据进行分析 ,找出合适的抛光工艺     

基于DOE优化设计抛光工艺参数

适宜的抛光工艺参数对Si片表面平整度TTV、TIR、STIR等参数起到至关重要的作用.介绍了化学机械抛光(CMP)有效实现Si片全局和局部平坦化的方法和设施,指出并说明CMP是一种化学作用和机械作用相结合的技术,给出了其影响因素.利用DOE(design of experiment)实验方法,结合实际生产条件,获得并验证了最优化的生产工艺参数,改善了Si片表面平整度.     

化学机械抛光过程中扭矩的模型分析与试验研究

提出了一个计算化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing,CMP）过程中硅片所受扭矩的模型,并通过CMP过程中摩擦力和扭矩的在线检测试验进行了验证。试验结果表明该扭矩计算模型可以较好地描述CMP过程中硅片所受扭矩的特征。该研究可以为基于抛光头旋转轴扭矩变化的CMP终点检测方法提供理论依据。     

铝栅化学机械平坦化中缺陷控制的研究

The replacement metal gate(RMG) defectivity performance control is very challenging in high-k metal gate(HKMG) chemical mechanical polishing(CMP). In this study, three major defect types, including fall-on particles, micro-scratch and corrosion have been investigated. The research studied the effects of polishing pad,pressure, rotating speed, flow rate and post-CMP cleaning on the three kinds of defect, which finally eliminated the defects and achieved good surface morphology. This study will provide an important reference value for the future research of aluminum metal gate CMP.     

Model analysis and experimental investigation of the friction torque during the CMP process

A model for calculating friction torque during the chemical mechanical polishing(CMP) process is presented,and the friction force and torque detection experiments during the CMP process are carried out to verify the model.The results show that the model can well describe the feature of friction torque during CMP processing. The research results provide a theoretical foundation for the CMP endpoint detection method based on the change of the torque of the polishing head rotational spindle.