CMP抛光液对TiO_2薄膜表面粗糙度的影响北大核心CSCD

采用自主配制的碱性抛光液对TiO2薄膜进行了化学机械抛光(CMP),研究了在TiO2薄膜CMP加工过程中,碱性抛光液中的SiO2磨料、螯合剂、表面活性剂的体积分数和抛光液pH值对TiO2薄膜表面粗糙度的影响,并进行了参数优化。实验结果表明,在一定的抛光条件下,选用SiO2磨料体积分数为20%、螯合剂体积分数为1.0%、非离子表面活性剂体积分数为5.0%和pH值为9.0的碱性抛光液,抛光后TiO2薄膜表面没有划痕等抛光缺陷,表面粗糙度为0.308 nm,TiO2薄膜去除速率为24 nm/min,在保证抛光速率的同时降低了TiO2薄膜表面粗糙度,满足工业化生产要求。     

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。     

蓝宝石衬底表面粗糙度的研究

简述了纳米级超光滑蓝宝石衬底的用途及发展前景,以SiO2为磨料并且加入了表面活性剂和螯合剂的碱性抛光液做了抛光实验。分析了表面粗糙度与抛光液pH值的关系,比较了不同压力对粗糙度的影响,研究了粗糙度随流量的变化规律;以原子力显微镜为主要检测工具,找到了制备超光滑蓝宝石衬底最佳CMP工艺,在保证抛光速率的同时使表面质量达到超光滑表面的要求,有效地降低了成本。     

新型碱性抛光液各组分对铜化学机械平坦化性能的影响

随着集成电路特征尺寸的减小、晶圆尺寸的增大以及布线层的逐渐增多,加工晶圆过程中实现较高的材料去除速率、较小的片内非一致性(WIWNU)及较小的表面粗糙度已经成为铜化学机械抛光工艺的几大难点.采用正交实验法选取5组抛光液进行Cu CMP实验,系统研究了含有双氧水、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)、FA/O Ⅰ型螯合剂与苯骈三氮唑(BTA)的碱性抛光液化学组分对铜去除速率、WIWNU的影响,并对铜CMP的各种变化规律做出机理分析.结果表明:采用pH值约为8.6,体积分数为3％的H202,质量分数为0.08％的非离子表面活性剂AEO与体积分数为1.5％的螯合剂的碱性抛光液,在12英寸(1英寸=2.54 cm)铜镀膜片抛光后有助于去除速率达到629.1 nm/min,片内非一致性达到4.7％,粗糙度达到1.88 nm.     

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。     

阻挡层CMP中表面活性剂对抛光效果的影响

研究了阻挡层在化学机械抛光过程中表面活性剂的作用。利用5种活性剂体积分数不同的抛光液对3英寸(1英寸=2.54 cm)Cu/Ta/SiO2光片进行抛光。通过抛光前后质量变化可得各晶圆片的抛光速率,再对12英寸布线晶圆片进行抛光,利用台阶仪测量抛光前后碟形坑大小的变化,最后利用原子力显微镜对抛光后布线晶圆片的表面形貌进行测试。研究表明抛光液中活性剂体积分数不同会引起抛光速率的变化,也会影响碟形坑的修正效果。当抛光液中活性剂体积分数达到2.0%时,修正值达到85.6 nm/min,优于其他活性剂体积分数时的修正值。另外,活性剂体积分数的增加有助于降低抛光后晶圆表面的粗糙度。活性剂体积分数小于3.0%时,粗糙度随着活性剂体积分数的增加而降低。这一发现可以对配制抛光液时活性剂体积分数的确定起到一定的参考作用。     

纳米级三氧化二铝对碱性钨抛光液的影响

研究了纳米级三氧化二铝颗粒的加入对以二氧化硅为磨料的碱性钨抛光液的影响。首先用单一因素法分析了三氧化二铝与二氧化硅质量比对原有碱性钨抛光液的去除速率的影响,以及氧化剂体积分数和pH值对抛光液去除速率的影响,取最优值,然后对添加三氧化二铝抛光液抛光后晶圆表面粗糙度进行了测试分析。实验结果显示在三氧化二铝与二氧化硅质量比为1∶2,二氧化硅水溶胶与去离子水体积比为1∶1,氧化剂体积分数为2%,pH值为9时,去除速率达到175 nm/min,较原有碱性钨抛光液提高约1倍,表面粗糙度为2.24 nm,能满足实际生产要求。     

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%。     

碱性条件下铝CMP的机理分析及实验优化

依据铝的电化学腐蚀特性,阐明了碱性条件下铝化学机械抛光(CMP)的机理。由于铝的硬度较低,在抛光过程中容易产生微划伤等缺陷,因此首先探索出适宜铝化学机械抛光的低压条件(4 psi,1 psi=6.895 kPa)。此外,提出两步抛光的方法,在抛光初期采用压力4 psi,抛光液由质量分数为40%的纳米级硅溶胶与去离子水(DIW)以体积比1∶1配制,氧化剂(H2O2)体积分数为1.5%,FA/O I型表面活性剂体积分数为1%,调节FA/OⅡ型螯合剂pH值为11.0,获得了较高的铝去除速率(341 nm/min)。在抛光后期采用低压1.45 psi,抛光液主要成分为体积分数5%的FA/O表面活性剂,并在较大体积流量(300 mL/min)的条件下进行抛光,充分利用表面活性剂的作用,对实验方案进行优化。采用优化后的实验方案,铝表面的划伤和缺陷显著减少。     

各组分体积分数对碱性抛光液存储时间的影响

主要研究了碱性抛光液各组分体积分数对其有效存储时间的影响。实验中每隔两个月测试了抛光液的pH值、平均粒径和Cu膜去除速率等参数随存储时间的变化值。研究表明:FA/O螯合剂体积分数是影响抛光液有效存储时间的主要因素,螯合剂体积分数越高抛光液的有效存储时间越短。在FA/O螯合剂体积分数较低时(8%),Cu布线碱性抛光液的有效存储时间在半年以上,基本能够符合产业化要求。SiO2磨料体积分数和非离子型表面活性剂体积分数是影响碱性抛光液有效存储时间的次要因素,对其有效存储时间影响不明显。     

硬盘基板化学机械粗抛光的实验研究

针对硬盘NiP/Al基板粗抛光,采用SiO2作为抛光磨料的碱性抛光液,在不同压力、转速、pH值、磨料浓度和活性剂体积浓度下,对硬盘基板粗抛光的去除速率和表面粗糙度的变化规律进行研究,用原子力显微镜观察抛光表面的微观形貌。最后对5个关键参数进行了优化。结果表明:当压力为0.10 MPa,转速为80 rad/min,pH值为11.2,磨料与去离子水体积比为1∶0.5,表面活性剂体积浓度为9 mL/L时,硬盘基板的去除速率为27 mg/min,粗抛后表面粗糙度为0.281 nm,获得了高的去除速率和较好的表面粗糙度,这样会大大降低精抛的时间,有利于抛光效率的提高。     

pH值对碱性抛光液速率稳定性的影响

通过分析pH值对碱性抛光液抛光速率稳定性的影响,得出了碱性抛光液抛光速率相对稳定的pH值区间,并与酸性抛光液进行了对比,在酸性环境中至少稳定24 h,pH≤4时甚至可稳定6天。在碱性环境中pH为8时稳定性效果较好。研究得出了不同体积分数的螯合剂对碱性抛光液速率稳定性的影响,河北工业大学微电子所研制的螯合剂为多羟多胺有机碱,具有调节pH的作用。随螯合剂的体积分数逐渐增加,碱性抛光液抛光速率的稳定性逐渐变差,因此在研究碱性抛光液配比时应注意螯合剂的体积分数,以提高稳定性。观察和分析了碱性抛光液在全pH值范围内的速率稳定性变化,并将碱性抛光液的pH值调至7以下,在不产生凝胶的前提下观察其速率的稳定性。     

硒化镉晶片的化学机械抛光

硒化镉(CdSe)的表面加工质量对CdSe基器件的性能至关重要.化学机械抛光(CMP)是一种获得高质量晶体加工表面的常用方法.为改善CdSe晶片的表面加工质量,以SiO2水溶胶配制抛光液,研究了抛光液磨料质量分数、抛光液pH值、氧化剂NaClO的质量分数、抛光盘转速和抛光时间等因素对CdSe晶片抛光去除速率和表面质量的影响,优化了CdSe的CMP工艺参数.结果表明,在优化工艺条件下,CdSe的平均去除速率为320 nm/min,晶片的抛光表面无明显划痕和塌边现象.原子力显微镜(AFM)测量结果表明,抛光后的CdSe晶片表面粗糙度为0.542 nm,可以满足器件制备要求.     

用于硬盘NiP基片CMP的一种碱性SiO_2抛光液

在NiP基片的化学机械抛光中,针对现有酸性抛光液存在的易腐蚀、易污染和以Al2O3为磨料造成易划伤表面的质量问题,尝试使用SiO2水溶胶作为抛光磨料,通过加入非离子表面活性剂和螯合剂等,配制成一种碱性环境下的硬盘基片抛光液。通过化学机械抛光试验,发现这种碱性SiO2抛光液在硬盘NiP基片抛光中具有250nm/min的抛光速率,抛光后的表面粗糙度为0.8nm,表面光滑,几乎观察不到划痕及其他微观缺陷。     

基于正交实验法的Cu/Ta/TEOS碱性抛光液的优化

研究了碱性阻挡层抛光液中各组分对Cu、Ta和正硅酸乙酯(TEOS)去除速率的影响。通过单因素实验分别考察了磨料、FA/OⅡ螯合剂、KNO3和FA/OⅡ表面活性剂质量分数和H2O2体积分数对Cu、Ta和TEOS去除速率的影响,再结合正交实验研发了磨料质量分数为20%、FA/OⅡ螯合剂质量分数为2%、H2O2体积分数为0.1%,KNO3质量分数为1.5%、FA/OⅡ表面活性剂质量分数为2%的碱性阻挡层抛光液,该抛光液的Cu、Ta和TEOS的去除速率选择比为1∶1.47∶1.65。对4片12英寸(1英寸=2.54 cm)65 nm铜互连图形片的M4层进行阻挡层抛光,结果显示,铜沟槽内剩余铜膜厚度约为300 nm (目标值),图形片表面缺陷数目在10颗左右,碟形坑和蚀坑深度分别由52.3 nm和40 nm降至19.9 nm和18.4 nm,铜的表面粗糙度由4.4 nm降至1.9 nm。     

新型碱性阻挡层抛光液的研究(英文)

为了达到Ta的高去除速率,通过实验改变碱性阻挡层抛光液中各组分的体积分数,研究各组分变化对阻挡层材料Cu和Ta抛光速率的影响。碱性阻挡层抛光液中,首先确定磨料及去离子水的比例,然后再改变盐酸胍和螯合剂等组分体积分数,得到Cu和Ta抛光速率的变化规律,便于选取此条件下阻挡层抛光液最佳配比。通过各种测试手段表征抛光液对12英寸(1英寸=2.54 cm)布线片碟形坑修正能力及铜布线表面粗糙度的影响。结果表明,Ta和Cu材料的抛光速率随各组分变化规律明显,当磨料体积分数为30%、盐酸胍体积分数为3%以及螯合剂体积分数为1%时,可以达到Ta和Cu的最大抛光速率差。优化后的新型阻挡层抛光液1 min内可以实现碟形坑的有效修正及粗糙度的明显降低。     

一种使用超声波精细雾化施液的SiO2抛光液

使用硅溶胶、pH值调节剂、表面活性剂和氧化剂等组分配制抛光液,通过超声波发生器雾化后,在负压下导入抛光区域界面进行CMP实验,并在相同的抛光参数下,与SSP-L抛光液常规抛光进行了比较。结果表明:当磨粒质量分数为20%、pH值为11、表面活性剂和氧化剂的质量分数分别为0.5%和2%时,材料去除率MRR达到490 nm/min,表面粗糙度Ra为2.72 nm。配制的抛光液的雾化抛光效果和SSP-L抛光液常规抛光效果接近,而雾化抛光液用量接近常规抛光液的1/10。分析原因是雾化液均匀的化学组分以及在界面化学反应中的高活性、强吸附性,有利于材料去除和形成超精细的表面。     

抛光液中各组分对Co CMP性能的影响

钴(Co)的化学机械抛光(CMP)要求有较高的去除速率(大于100 nm/min)和洁净平整的表面。采用新型弱碱性抛光液,研究不同成分(如过氧化氢(H₂O₂)、1,2,4-三氮唑(TAZ)、异辛醇聚氧乙烯醚(JFCE))对Co CMP性能的影响。结果表明,抛光液中H₂O₂体积分数为0.4%、pH值为8、甘氨酸(GLY)浓度为0.266 mol/L时,Co的去除速率最大,为763.53 nm/min。为了缓解Co表面的化学腐蚀,加入0.022 mol/L的TAZ作为抑制剂和体积分数为1.3%的JFCE作为表面活性剂后,Co的去除速率得到有效抑制,为489.74 nm/min。对抛光前后的Co表面进行原子力显微镜(AFM)测试,结果表明,Co表面湿润性增加,表面粗糙度明显下降。研究结果对Co布线的工业应用具有一定的指导意义。     

磨料粒径对多层Cu布线CMP的影响北大核心

阐述了碱性抛光液中磨料的质量传递作用对多层Cu布线化学机械抛光(CMP)过程中抛光速率和抛光后晶圆表面状态的影响,通过对比不同磨料粒径抛光液在3英寸(1英寸=2.54 cm)铜晶圆上的抛光实验结果,分析了不同磨料粒径抛光液的抛光速率以及抛光后晶圆的表面状态,选择了一种粒径为100 nm、质量分数为3%的磨料,粗抛(P1)的抛光速率达到650 nm/min,抛光后晶圆表面粗糙度由10.5 nm降至2.5 nm,大大提高了抛光后晶圆的表面状态以及平坦化效果,可对多层Cu布线CMP过程中磨料的选择提供一定的参考。     

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。