蓝宝石衬底nm级CMP技术研究

介绍了蓝宝石衬底的化学机械抛光工艺,讨论分析了影响蓝宝石衬底化学机械抛光的因素,定量确定了最佳CMP工艺。提出先以重抛过程提高蓝宝石抛光速率,然后以轻抛过程降低最终表面粗糙度的工艺路线。在配制抛光液时加入FA/OⅠ型活性剂保护SiO2胶粒的双电子层结构。在轻抛过程之前抛光垫用原液浸泡20～30min,抛光磨料直径为20～40nm。实验最佳工艺条件下的抛光速率达231.6nm/min,粗糙度降至0.34nm。     

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。     

碲锌镉衬底的化学机械抛光液研究

作为碲锌镉衬底表面加工的重要工序,化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing, CMP)的加工效果决定了碲锌镉衬底的表面质量和生产效率。抛光液是CMP的关键影响因素之一,直接影响衬底抛光后的表面质量。对碲锌镉衬底CMP工艺使用的抛光液进行了研究,探究了以二氧化硅溶胶和过氧化氢为主体的抛光液体系在不同pH值、不同磨料浓度下对衬底抛光表面质量和去除速率的影响。结果表明,使用改进后的抛光液体系对碲锌镉衬底进行CMP,能够在获得超光滑表面的同时实现高效率加工,为批量化制备高表面质量的碲锌镉衬底奠定了良好基础。     

硅衬底超精密CMP中抛光液的研究

针对硅衬底的化学机械抛光,采用自制的大粒径硅溶胶抛光液进行抛光实验,研究了抛光液中主要组分对抛光速率和表面平整度的影响,以提高抛光速率和抛光质量,采用测厚仪、AFM、台阶仪对抛光速率和表面进行了测试和表征.通过优化实验获得了高速率、高平整的抛光表面.去除速率(MRR)达697nm/min,表面粗糙度(RMS)降低至0.4516nm,在提高抛光速率的同时对硅片实现了超精密抛光.     

硅衬底超精密CMP中抛光液的研究

针对硅衬底的化学机械抛光,采用自制的大粒径硅溶胶抛光液进行抛光实验,研究了抛光液中主要组分对抛光速率和表面平整度的影响,以提高抛光速率和抛光质量,采用测厚仪、AFM、台阶仪对抛光速率和表面进行了测试和表征.通过优化实验获得了高速率、高平整的抛光表面.去除速率(MRR)达697nm/min,表面粗糙度(RMS)降低至0.4516nm,在提高抛光速率的同时对硅片实现了超精密抛光.     

硅衬底超精密CMP中抛光液的研究

针对硅衬底的化学机械抛光，采用自制的大粒径硅溶胶抛光液进行抛光实验，研究了抛光液中主要组分对抛光速率和表面平整度的影响，以提高抛光速率和抛光质量，采用测厚仪、AFM、台阶仪对抛光速率和表面进行了测试和表征. 通过优化实验获得了高速率、高平整的抛光表面. 去除速率（MRR）达697nm/min，表面粗糙度（RMS）降低至0.4516nm，在提高抛光速率的同时对硅片实现了超精密抛光.     

磨料对蓝宝石衬底去除速率的影响

蓝宝石晶体已经成为现代工业,尤其是微电子及光电子产业极为重要的衬底材料,提高其化学机械抛光效率是业界无法回避的问题。在CMP系统中,磨料是决定去除速率及表面状态的重要因素。分析了化学机械抛光过程中抛光液中磨料的作用以及抛光机理,在确保表面状态的基础上,研究了抛光液中磨料体积分数、粒径和抛光液的黏度对速率的影响,指出纳米磨料是蓝宝石衬底抛光的最佳磨料。选用合适的磨料体积分数、粒径及抛光液黏度,不仅获得了良好的去除速率,而且有效地解决了表面状态方面的问题。     

蓝宝石衬底的化学机械抛光工艺研究

由于蓝宝石衬底片的精密加工工艺复杂,最优工艺参数尚未明确,是目前国内重点研究的难题.采用X62 81521型抛光机对蓝宝石衬底片的精密加工技术一化学机械抛光工艺进行了研究.通过对蓝宝石抛光工艺性能参数的系统分析,采用了粒径为40 nm、低分散度的碱性SiO2,溶胶抛光液;通过大量实验总结,提出了优化方案,在pH值11.7、温度40 °c、压力在0.12 Mpa至0.15 Mpa时,可以获得的去除速率为12.1μm/h,表面粗糙度为0.58 nm,有效地提高了蓝宝石表面的性能及加工效率.     

TSV硅衬底CMP后表面微粗糙度分析与优化

为实现TSV硅衬底表面微粗糙度及去除速率的优化,对影响TSV硅衬底精抛后表面微粗糙度的关键因素——抛光液组分的作用进行分析。采用正交实验方法进行精抛液组分(包括有机胺碱、螯合剂、磨料和活性剂)配比控制的组合实验。实验结果表明,抛光液组分中活性剂体积分数对CMP过程中硅衬底片表面微粗糙度及去除速率的影响最为显著。优化抛光液组分配比条件下,CMP后硅衬底表面微粗糙度可有效降到0.272 nm(10μm×10μm),去除速率仍可达到0.538μm/min。将优化后的抛光液与生产线上普遍采用的某国际商用抛光液进行对比,在抛光速率基本一致的条件下,粗糙度有效降低50%。     

航空太阳能电池用超薄锗单晶的精密抛光

主要对影响锗单晶抛光后表面微粗糙度的关键因素—抛光液组分的作用进行分析。采用变量控制的实验方法,从活性剂、有机胺碱、氧化剂、硅溶胶磨料和螯合剂五个因素出发进行实验。针对粗糙度影响因素进行分析与优化,同时对抛光速率进行了分析,研究得出,抛光液组分中氧化剂浓度对CMP过程中锗衬底片表面微粗糙度及去除速率的影响最为显著。优化抛光液组分配比,在抛光速率基本满足工业要求(1.5μm/min)下,经过CMP后锗衬底表面微粗糙度可有效降到1.81 nm(10μm×10μm)。在最佳配比下,采用小粒径、低分散度(99%82.2 nm)的硅溶胶磨料配制抛光液,其抛光效果明显优于采用大粒径、高分散度的硅溶胶磨料配制的抛光液。     

蓝宝石衬底表面的高精密加工工艺

为了获得优化的CMP参数变化,对实验进行了设计,并采用CMP方法在C6382I-W/YJ单面抛光机上对蓝宝石衬底表面进行了加工.根据蓝宝石衬底特性,选择了碱性抛光液,并选用SiO2胶体作为磨料.依据高去除的目的,对如底盘转速、抛光液流量、温度及压力等不同工艺参数进行了研究.根据实验结果,确定了蓝宝石衬底表面的CMP最佳工艺参数.     

纳米CeO2磨料对硅晶片CMP的效果与机理研究

通过均相沉淀法制备了纳米CeO_2超细粉体,并配制成抛光液对硅片进行化学机械抛光(CMP),研究了纳米CeO_2磨料对硅片的抛光效果,通过建立的接触模型进一步地解释了纳米级磨料的化学机械抛光机理。实验结果分析表明:由于纳米磨料粒径小,切削深度小,材料是以塑性流动的方式去除。使用纳米CeO_2磨料最终在1μm的范围内达到了微观表面粗糙度Ra为0.103 nm的超光滑表面,而且表面的微观起伏更趋向于平缓。     

基于胶体球掩模板法制备图形化蓝宝石衬底

制备并研究了纳米级图形化蓝宝石衬底.采用磁控溅射技术在蓝宝石衬底上沉积 SiO2薄膜,利用自组装方法在SiO2薄膜上制备单层聚苯乙烯(PS)胶体球阵列,利用感应耦合等离子体干法刻蚀将周期性PS胶体球的图形转移到SiO2薄膜上,通过湿法腐蚀制备了纳米级图形化蓝宝石衬底.利用扫描电子显微镜对胶体球掩膜、SiO2纳米柱掩膜和图形化蓝宝石衬底结构进行了观察,研究了湿法腐蚀蓝宝石衬底的中间产物对刻蚀的影响,分析了腐蚀温度和腐蚀时间对蓝宝石衬底的影响.结果表明,湿法腐蚀的中间产物会降低蓝宝石衬底的刻蚀速率.蓝宝石衬底的腐蚀速率随着腐蚀温度的升高而加快;在同一腐蚀温度下,随着腐蚀时间的增加,图形尺寸进一步减小.     

碱性抛光液对硬盘基板抛光中表面状况的影响

阐述了化学机械抛光(CMP)技术在硬盘基板加工中发挥的重要作用,介绍了SiO2碱性抛光液的化学机械抛光机理以及抛光液在化学机械抛光中发挥的重要作用。使用河北工业大学研制的SiO2碱性抛光液对硬盘基板表面抛光,分析研究了抛光液中的浓度、表面活性剂以及去除量对抛光后硬盘基板表面状况的影响机理。总结了硬盘基板表面粗糙度随抛光液中的浓度、表面活性剂及去除量的变化规律以及抛光液的这些参数如何影响到硬盘基板的表面状况。在总结和分析这些规律的基础上,对抛光结果进行了检测。经检测得出,改善抛光后的硬盘基板表面质量(Ra=0.3926nm,Rrms=0.4953nm)取得了显著效果。     

基于157nm深紫外激光的蓝宝石基片微加工

为了探索157nm深紫外激光对蓝宝石材料的微加工技术,采用157nm激光微加工系统,对蓝宝石基片进行了扫描刻蚀和打孔加工,以研究激光工艺参量与刻蚀深度、表面形貌的关系,分析了157nm深紫外激光对蓝宝石材料的作用机理,并利用扫描刻蚀法在蓝宝石基片上加工了一个2维图形。由实验结果可知,157nm深紫外激光作用于蓝宝石材料是一个光化学作用与光热作用并存的加工过程,适合扫描刻蚀的加工参量为能量密度3.2J/cm2,重复频率10Hz～20Hz,扫描速率0.15mm/min;在能量密度2.5J/cm2下的刻蚀率为0.039μm/pulse。结果表明,通过对激光重复频率和扫描速度的控制可实现蓝宝石材料的精细微加工。     

蓝宝石衬底的ECR等离子体清洗与氮化的RHEED研究

通过分析RHEED(反射高能电子衍射)图像研究了ECR(电子回旋共振)等离子体所产生的活性氢源和氮源对蓝宝石衬底的清洗与氮化作用,结果表明:在ECR氢等离子体中掺入少量的氮气可以明显提高蓝宝石衬底的清洗效果,从而获得平整而洁净的衬底表面;而采用ECR氮等离子体对经过氢氮混合等离子体清洗2 0 min后的蓝宝石衬底进行氮化,能观测到最清晰的氮化铝成核层的RHEED条纹,且生长的Ga N缓冲层质量是最好的     

预处理蓝宝石衬底上生长高质量GaN显示薄膜

采用化学方法腐蚀部分 c-面蓝宝石衬底,在腐蚀区域形成一定的图案,利用 LP-MOCVD 在此经过表面处理的蓝宝石衬底上外延生长 GaN 薄膜.采用高分辨率双晶X射线衍射(DCXRD)、光致发光光谱(PL)、透射光谱分析GaN薄膜的晶体质量和光学质量.分析结果表明,CaN 薄膜透射谱反映出的 CaN 质量与 X射线双晶衍射测量的结果一致,即透射率越大,半高宽越小,结晶质量越好;对蓝宝石衬底进行前处理可以大大改善GaN薄膜的晶体质量和光学质量,其(0002)面及(1012)面XRD半高宽(FWHM)分别降低到 208.80arcsec 及 320.76arcsec,而且其光致发光谱中的黄光带几乎可以忽略.     

蓝宝石衬底材料CMP抛光工艺研究

介绍了蓝宝石衬底的化学机械抛光工艺,阐述了蓝宝石衬底的应用发展前景以及加工工艺中存在的问题,总结了影响CMP工艺的多种因素,并系统地分析了蓝宝石抛光工艺过程的性能参数及其影响因素,提出了优化方案,采用大粒径、低分散度的磨料,加入有机碱及活性剂,能够有效提高蓝宝石表面的性能及加工效率。     

α-Al2O3上生长GaN过程中氮化的研究

在自行设计研制的电子回旋共振等离子体增强金属有机物化学气相沉积(ECR?蛳EMOCVD)装置上生长氮化镓(GaN)薄膜，以氮等离子体为氮源，三乙基镓（TEG）为镓源，蓝宝石（α?蛳Al2O3）为衬底。通过反射高能电子衍射、原子力显微镜、射线衍射实验数据分析，研究了ECR等离子体所产生的活性氢源和氮源对蓝宝石（α?蛳Al2O3）衬底的氮化作用, 结果表明：在ECR等离子体中，不掺入氢气，温度较低时可以明显提高α?蛳Al2O3衬底的氮化效果，获得平整的氮化层，且生长的氮化镓缓冲层质量是最好的。