硅晶圆CMP抛光速率影响因素分析

化学机械抛光(CMP)技术是半导体工艺中不可缺少的重要工艺。针对硅晶圆CMP平坦性问题,系统地考察了压力、转速、抛光垫、浆料、温度等因素对硅晶圆平坦化速率的影响,从中找到它们之间的优化参数,减少CMP工艺中的表面划伤、抛光雾、金属离子沾污,清除残余颗粒,保证硅晶圆的平坦化质量。     

硅晶圆CMP抛光速率影响因素分析

化学机械抛光(CMP)技术是半导体工艺中不可缺少的重要工艺.针对硅晶圆CMP平坦性问题,系统地考察了压力、转速、抛光垫、浆料、温度等因素对硅晶圆平坦化速率的影响,从中找到它们之间的优化参数,减少CMP工艺中的表面划伤、抛光雾、金属离子沾污,清除残余颗粒,保证硅晶圆的平坦化质量.     

基于晶圆减薄工艺的LT减薄片制备

声表面波(SAW)滤波器因其小型化、低插损及高品质因数(Q)值等性能,已广泛应用于移动通信系统中。钽酸锂(LT)/SiO₂/Si结构克服了传统温度补偿型声表面波(TC-SAW)器件制备工艺难的问题,但需减薄该结构上的LT厚度,而减薄过程会导致晶圆表面有损伤残留,影响器件性能。针对这个问题,该文开展了基于减薄与抛光制备LT减薄片的工艺研究,分析了砂轮目数、砂轮与工作台转速、砂轮进给率等减薄参数对LT晶圆表面损伤的影响,以及抛光压力对损伤的去除效果。研究结果表明,在优化的工艺参数下,减薄抛光后晶圆表面粗糙度为0.187 nm,损伤深度小于1 nm,减薄片制备的TC-SAW谐振器的阻抗图和Smith圆图表明晶圆性能和一致性良好。     

新型聚酰亚胺图形化工艺制备视网膜电极

介绍了一种新型的、基于Cu牺牲层的聚酰亚胺图形化方法制备视网膜电极的MEMS工艺,并对其电化学性能进行了表征。该工艺创新性地以Cu作为衬底聚酰亚胺图形化的牺牲层,以PDMS(聚二甲基硅氧烷)作为剥离层,以聚酰亚胺作为封装材料,以惰性金属作为电极保护层材料,通过电铸、牺牲层和抛光打磨工艺,制备出可以自释放的柔性视网膜电极;随后,对器件进行封装,并对器件的表面形貌和电学性能进行了表征。视网膜电极器件厚度50μm,电路线宽50μm,阻抗104～105Ω。通过该工艺制得的人造视网膜电极具有柔软无伤害、生物相容以及低成本的优点。     

RIE工艺参数对4H-SiC刻蚀速率和表面粗糙度的影响

基于4H-SiC材料的微机电系统(MEMS)器件(如压力传感器、微波功率半导体器件等)在制造过程中,需要利用干法刻蚀技术对4H-SiC材料进行微加工.增加刻蚀速率可以提高加工效率,但是调节刻蚀工艺参数在改变4H-SiC材料刻蚀速率的同时,也会对刻蚀表面粗糙度产生影响,进而影响器件的性能.为了提高SiC材料的刻蚀速率并降低刻蚀表面粗糙度,满足4H-SiC MEMS器件研制的需求,本文通过优化光刻工艺参数(曝光模式、曝光时间、显影时间)获得了良好的光刻图形形貌,改善了刻蚀掩模的剥离效果.实验中采用SF6和O2作为刻蚀气体,镍作为刻蚀掩模,分析了4H-SiC反应离子刻蚀工艺参数(刻蚀气体含量、腔体压强、射频功率)对4H-SiC刻蚀速率和表面粗糙度的影响.实验结果表明,通过优化干法刻蚀工艺参数可以获得原子级平整的刻蚀表面.当SF6的流量为330 mL/min,O2流量为30 mL/min,腔体压强为4 Pa,射频功率为300 W时,4H-SiC材料的刻蚀速率可达到292.3 nm/min,表面均方根粗糙度为0.56 nm.采用优化的刻蚀工艺参数可以实现4H-SiC材料的高速率、高表面质量加工.     

硅晶圆CMP抛光速率影响因素分析

化学机械抛光（CMP）技术是半导体工艺中不可缺少的重要工艺。针对硅晶圆CMP平坦性问题，系统地考察了压力、转速、抛光垫、浆料、温度等因素对硅晶圆平坦化速率的影响，从中找到它们之间的优化参数，减少CMP工艺中的表面划伤、抛光雾、金属离子沾污，清除残余颗粒，保证硅晶圆的平坦化质量。     

基于101.6mm(4英寸)砷化镓晶圆的130nm光刻工艺研究

首次采用扫描式光刻机开展基于101.6mm(4英寸)砷化镓晶圆的130nm光刻工艺研究,通过研究Si片与GaAs片表面状态的差异,确认基于扫描式光刻机实现GaAs晶圆130nm光刻工艺需以GaAs片为基础调整设备状态,较好地实现了GaAs晶圆130nm光刻图形。同时尝试采用不同工艺方法(蒸发Ti金属薄膜、涂覆PMGI光刻胶以及生长SiN薄膜)处理GaAs晶圆表面,有效提高了圆片焦平面参数稳定性。进一步研究了图像倾斜参数对曝光图形形貌以及线宽均匀性的影响。     

采用PSG牺牲层的空腔结构平坦化工艺

对基于微机电系统(MEMS)采用磷硅玻璃(PSG)牺牲层的空腔结构平坦化工艺进行了研究。探讨了抛光液体积流量、抛光压力、抛光液种类对牺牲层抛光速率、均匀性和硅槽台阶高度的影响,并对膜层表面质量进行分析和表征。结果表明：二氧化硅类抛光液体积流量控制在120 mL/min,此时抛光速率最高且有利于节约成本;优化了抛光压力工艺参数,当晶圆背压和保持环压力之比为0.76,即当晶圆背压为320 g/cm³,保持环压力为420 g/cm³时,可有效地改善牺牲层薄膜的均匀性;引入二氧化铈类抛光液,采用两步抛光工艺,即粗抛时采用二氧化硅类抛光液,精抛时采用二氧化铈类抛光液,可以得到较为理想的台阶高度差;最后将化学机械抛光(CMP)后牺牲层表面形貌进行表征,得到较为优异的牺牲层薄膜质量。     

电子制造

VICTREX PEEK先进CMP保持环与FOUP晶圆盒 高性能聚合物材料集团及全球VICTREX PEEK品牌聚合物制造与供应商威克斯公司(Victrex plc)推出其在半导体领域的先进专有技术.对要求严格的CMP保持环应用来说,VICTREX PEEK具有高纯度、高强度、耐化学品性能、耐高温性能及电气性能等独特优势.化学机械平坦化(chemicalmechanical planarization,CMP)是半导体晶圆制造工艺的关键步骤,它需要严格的工艺控制、紧密公差及高质量的表面外形与平面度.     

AT切型石英晶圆抛光工艺对材料去除速率及厚度非均匀性的影响

通过双面抛光工艺研究了抛光盘转速、抛光盘压力及抛光垫材质与厚度等对AT切型石英晶圆材料去除速率(MRR)与厚度非均匀性(TNU)的影响。实验结果表明,抛光盘压力越大、转速越高,材料去除速率越高;晶圆厚度非均匀性随抛光盘压力增加先减小后增加,随抛光盘转速增加而增加;杨氏模量越大、厚度越薄的抛光垫在晶圆表面产生的压力分布越均匀,有助于提高抛光均匀性。最后基于上述实验结果对抛光工艺参数进行了优化,优化后晶圆的材料去除速率为0.9μm/h、单片晶圆厚度非均匀性小于1.5‰、表面粗糙度为0.6 nm。该研究结果适用于石英晶圆的批量抛光工艺,对石英晶圆加工企业的抛光工艺优化有较高的参考价值。     

Influence of a lift hole-equipped pin chuck on wafer flatness

A site flatness of less than 32 nm will be required when fabricating next-generation devices. A pin chuck is used to flatten a warped wafer. This chuck has three lift holes that are utilized when loading and unloading wafers. These holes deteriorate local flatness. This paper describes the influence of wafer thickness and the diameters of lift holes and chuck pins on a theoretical local deformation of a wafer above a lift hole. It clarifies that local deformation is not caused by deformation between pins and is instead caused by the pin sinking into the back surface of the wafer and the compressive deformation caused by the pin itself. Reducing the lift hole diameter by half, or doubling the diameter of the pin, decreases the raised amount above the lift hole to about 75% or 40%, respectively. In addition, a solution that can be used to distribute the concentrated load above pins without increasing the pin diameter is shown which involves decreasing the pin pitch. It has been determined that local flatness less than 10 nm can be achieved by using a pin chuck with a pitch of 1 mm.     

传统SAW离子束调频技术研究

制作传统声表面波(SAW)器件晶圆芯片表面的材料是Al,Al在空气中被氧化,极易生成致密的氧化铝(Al_2O_3)薄膜,由于Al_2O_3薄膜和Al及基底压电材料的刻蚀速率存在差异,会导致SAW的离子束调频过程复杂。该文介绍了一种用于SAW的离子束调频方法,采用该方法对制作的SAW器件进行离子束调频后,实现了目标频率的调高和调低,并进一步提高了频率集中度,从而解决了低频窄带SAW器件及2 GHz以上SAW高频器件频率精度难以提高的工艺难题。     

六方氮化硼薄膜制备及其压电响应的研究

采用射频(RF)磁控溅射的方法,通过改变工艺参数在n型Si(100)片上制备六方氮化硼(h-BN)薄膜。通过傅立叶红外(FTIR)光谱仪,X射线衍射(XRD)仪进行结构表征,原子力显微镜(AFM)进行表面形貌和压电性能表征。测试结果表明,在射频功率为300 W、衬底温度为500℃、工作压强在0.8Pa、N2与Ar流量比为4∶20和衬底偏压在-200V时制备的六方BN薄膜具有高纯度、高c-轴择优取向,颗粒均匀致密,粗糙度为2.26nm,具有压电性并且压电响应均匀,符合高频声表面波器件基片高声速、优压电性要求。薄膜压电性测试研究表明,AFM的PFM测试方法适用于纳米结构半导体薄膜的压电性及其压电响应分布特性的表征。     

一种声表面波器件的新型晶圆级封装技术

总结了声表面波(SAW)器件传统封装技术中存在的问题,提出了一种SAW器件新型晶圆级封装技术。采用一种有机物干膜,分别经两次压膜、曝光和显影完成了对SAW芯片在划片前的封装,并用实验进行了验证。实验结果表明,本技术具有在不改变叉指换能器(IDT)质量负载的情况下同时具备吸声的功能,改善器件的带外抑制能力,增强了产品的一致性和可靠性。本技术在SAW器件的封装方面有广阔的应用前景。     

声表面波器件光刻的衍射效应研究

声表面波(SAW)器件光刻过程中,制作的光刻胶线条宽度与掩模版不一致,特别是不同宽度的非均匀线条光刻后线宽变化值存在偏差。该文研究了接近式曝光衍射效应对线宽的影响,分析了掩模版上线条和缝隙宽度、衍射光强、掩模版与光刻胶间距等参数间的关系。结果表明,通过建立光学模型给出了计算曝光后不同线条宽度变化值的方法,采用程序编程可对掩模版数据中不同尺寸的线条和缝隙宽度进行补偿,实现SAW器件非均匀线条宽度的精确控制。     

VB GaAs抛光片几何参数控制技术研究

在VB(垂直布里奇曼法)GaAs材料加工过程中,切割、研磨、化学腐蚀、抛光等工序对VB GaAs抛光片的几何参数有着不同程度的影响.通过试验对比,找出了影响不同几何参数指标的关键工艺,其中切割和化学腐蚀是控制VB GaAs晶片翘曲度的关键工艺,而抛光是控制VB GaAs总厚度变化和总指示读数的关键工艺.研究表明,通过调整切割速度、化学腐蚀速率和抛光速率等工艺参数,能够有效地控制VB GaAs抛光片的几何参数.     

JBQ-3200型全自动金属膜剥离清洗系统研制技术

主要介绍了JBQ-3200型全自动金属膜剥离清洗系统设备功能、用途、结构组成、性能指标、主要特点,以及解决的关键技术和应用,能自动完成厚度在0.25～0.7 mm的准100～准200 mm具有基准边的标准圆片微细图形金属膜剥离、清洗和甩干工艺,剥离线宽能做到0.35μm以上,是声表面波(SAW)器件、GaAs微波、毫米波器件、MEMS器件、OLED器件和先进封装等器件制造工艺中的关键设备。     

背照式CMOS图像传感器的硅减薄湿法刻蚀工艺

针对背照式CMOS图像传感器制作工艺,提出了一种采用氢氧化四甲基铵液进行湿法刻蚀的背部硅片减薄工艺。分析了硅减薄工艺的整体流程,针对化学机械研磨后的湿法刻蚀工艺进行了实验。通过调整反应时间、硅片转速、喷嘴速度和摆幅,得到最优刻蚀参数,使厚度均值达到目标值,平整度控制在一定范围内。该湿法刻蚀工艺中,首先对硅片表面形貌进行修正,接着对硅片进行整体刻蚀,达到目标厚度,最后通过减薄得到BSI背部硅片。采用该硅片制作的图像传感器的成像质量得到提高。     

Analysis of the frequency response of SAW filters using finite-difference time-domain method

The finite-difference time-domain (FDTD) technique was extended to analyze the frequency response of surface acoustic wave (SAW) filters. In this method, the partial derivatives of quasi-static Maxwell's equations and the equation of motion are discretized to centered finite differences. In addition, the perfectly matched layer boundary condition was applied to reduce spurious reflections. Two structures are considered in this paper. First, the model was applied to analyze the influence of the number of electrodes on the frequency response of a SAW filter fabricated on a zinc oxide (ZnO) substrate. Then, the proposed method was further extended to analyze the frequency response of a ZnO/diamond/Si-layered SAW filter. The simulated results are in a good agreement with the existing experimental data, indicating that the FDTD method was an appropriate approach for modeling SAW devices.