半导体材料加工过程的化学方法应用

在半导体材料的加工过程中,很多重要步骤都涉及到了化学作用,讨论了半导体材料加工过程中化学缓蚀、化学机械抛光和清洗步骤的化学作用原理,介绍了从化学角度分析和优化半导体加工工艺的观点。     

氢化非晶硅薄膜H含量控制研究进展

氢化非晶硅薄膜(a-Si∶H)是目前重要的光敏材料,而薄膜中的H含量及组态对薄膜的稳定性有着极其重要的影响。介绍了H对薄膜稳定性影响的原理,提出了控制薄膜中的H含量的必要性。分析了H在H稀释硅烷法制备氢化非晶硅中的作用,论述了制备工艺中衬底温度、H稀释比、气体压强等对薄膜H含量的影响及其机理,并对用不同方法控制H含量的优缺点进行了比较,分析了通过以上三种方法控制薄膜H含量的局限性。探寻了控制薄膜H含量的新方法,并对该领域的发展方向进行了展望。     

磨料和H_2O_2对InSb CMP效果影响的研究

InSb由于硬度低、脆性大等特性,其材料表面的精密加工水平成为制约器件性能进一步提高的重要因素.采用化学机械抛光(CMP)技术对InSb进行表面加工,分析了CMP过程中抛光液的磨料质量分数和氧化剂含量对InSb的CMP效果的影响规律,实验研究了磨料和氧化剂(H2O2)的优化配比参数,并在此参数下,获得了良好的抛光表面.     

抛光液组成对LiNbO3 CMP去除速率的影响

影响LiNbO3化学机械抛光速率的因素很多,如抛光液组成、抛光垫质量、抛光工艺参数等.主要研究了抛光液对去除速率的影响,采用磨料 碱 活性剂的配方,首先分析了抛光液各成分对去除速率的影响机理,然后结合各因素的部分相关实验,从机械、化学角度分析其性质特点,对LiNbO3晶片的去除速率进行了研究.结果表明,在保证获得较好抛光表面的前提下,采用的磨料质量分数越高越好,但活性剂体积分数不宜过高,溶液pH值采用无机碱进行调节,即可获得较高的去除速率.     

W-Mo合金表面超精密加工的CMP技术研究

阐述了金属化学机械抛光的机理。将半导体制造工艺中的nm级平坦化技术、化学机械抛光技术拓展并应用到W-Mo合金工艺中,在实现精密物理材料表面高平坦度、低粗糙度的前提下,提高W-Mo合金去除速率。采用碱性抛光液进行实验,确定了抛光液的成分;分析了W-Mo合金化学机械抛光中压力、流量、转速、pH值、活性剂等参数对W-Mo合金的影响。实验表明,实现W-Mo合金表面超精密抛光的最佳条件为:压力0.06MPa,流速160mL/min,转速60r/min,pH值10.1~10.3。     

金刚石膜电化学清洗硅片表面有机沾污的研究

采用金刚石膜电极的电化学方式在专用水基清洗剂中不断产生强氧化剂过氧焦磷酸根离子(P2O4-8),并将此方式作为金刚石膜电化学清洗工艺步骤的第一步,用于氧化去除硅片表面的有机沾污.通过与RCA清洗进行对比实验,并应用X射线光电子谱和原子力显微镜进行清洗效果的检测,结果表明,本清洗工艺处理后的硅片表面有机碳含量更少,微粗糙度小,明显优于现有的RCA清洗工艺.     

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。     

碱性抛光液中H_2O_2对铜布线CMP的影响

化学机械平坦化(CMP)过程中,抛光液的化学作用对平坦化效果起着不可替代的作用。介绍了碱性抛光液中氧化剂(H2O2)对铜布线CMP的作用:H2O2对铜的强氧化性可以将铜氧化为离子状态,然后在螯合剂的螯合作用下快速去除铜膜;H2O2对铜的钝化作用可以保护凹处铜膜不被快速去除,从而有效降低高低差。此外,还研究了碱性抛光液中不同H2O2浓度对铜的静态腐蚀速率、动态去除速率及铜布线平坦化结果的影响。研究表明:抛光液对铜的静态腐蚀速率随H2O2浓度的增大逐渐降低然后趋于饱和;铜的动态去除速率随H2O2浓度的增大而逐渐降低;抛光液的平坦化能力随H2O2浓度的增大逐渐增强再趋于稳定。     

65nm多层铜布线的碱性化学机械平坦化工艺

主要研究了65 nm碱性铜布线的平坦化工艺。对不同尺寸铜线条进行抛光,讨论了抛光压力、抛光液流量和转速对平坦化的影响。结果表明,压力是影响平坦化的主要因素;分别改变压力、流量或转速时,窄线条的平坦化效果优于宽线条;平坦化效果随着压力的减小逐渐变好,即压力为1.0 psi(1 psi=6.895 kPa)时,平坦化效果最好;抛光液流量在300 mL/min时,化学反应和机械作用都达到饱和,平坦化效果最佳;平坦化效果随着转速的提高逐渐变好,转速在100 r/min时,保证了质量传递效率,所有铜线条都达到了最好的平坦化。     

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。