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1、------------------------------------------------------------------------------------------------单晶硅片化学机械抛光材料去除特性_杜家熙DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2009.05.019第31卷第5期北京科技大学学报2009年5月JournalofUniversityofScienceandTechnologyBeijingVol.31No.5May2009单晶硅片化学机械抛光材料去除特性杜家熙 苏建修 万秀颖 宁 欣河南科技学院机电学院,新乡4530
2、03摘 要 根据化学机械抛光(CMP)过程中硅片表面材料的磨损行为,建立了硅片CMP时的材料去除率模型,设计了不同成分的抛光液并进行了材料去除率实验,得出了机械、化学及其交互作用所引起的材料去除率.结果表明,磨粒的机械作用是化学机械抛光中的主要机械作用,磨粒的机械作用与抛光液的化学作用交互引起的材料去除率是主要的材料去除率.关键词 硅片;化学机械抛光;材料去除机理;材料去除率;磨损行为分类号 TN305.1MaterialremovalcharacteristicofsiliconwafersinchemicalmechanicalpolishingDUJia-xi,SUJi
3、an-xiu,WANXiu-ying,NINGXin——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------SchoolofMechanical&ElectricalEngineering,HenanInstituteofScienceandTechnology,Xinxiang453003,ChinaABSTRACT Amaterialremovalrate
4、(MRR)modelofsiliconwaferswasbuiltbasedonfrictionandabrasionbehaviorsinwaferchemicalmechanicalpolishing(CMP).DifferentslurriesweredesignedforCMPtestsofMRR.MRRresultswereobtainedfromthemechanicalactionofabrasives,thechemicalactionofslurry,andtheinteractionactionbetweenthem.Fromtheresultsitisc
5、onclud-edthatthemechanicalactionproducedbyabrasivesisthemainmechanicalactioninwaferCMPprocess,andtheMRRismainlypro-ducedbytheinteractionbetweenthemechanicalactionandthechemicalaction.KEYWORDS siliconwafer;chemicalmechanicalpolishing;materialremovalmechanism;materialremovalrate;wearbehavior
6、 在超大规模集成电路(ULSI)制造中,化学机械抛光(CMP)技术被认为是不可或缺的实用技术,不仅在材料制备阶段用于超光滑无损伤单晶硅衬底的加工,而且也是多层布线金属互连结构工艺中实现局部和全局平坦化的理想方法.目前,CMP技术已3]成为ULSI时代最广泛使用的平坦化技术[1-.光系统的三个主要组成要素[1].化学机械抛光时,——————————————————————————————————————-----------------------------------------------------------------------------------------
7、-------旋转的工件以一定的压力压在旋转的抛光垫上,而由亚微米或纳米磨粒和化学溶液组成的抛光液在工件与抛光垫之间流动,并与工件表面产生化学反应,在工件表面生成一层容易去除的化学反应膜,工件表面形成的化学反应物由磨粒和抛光垫的机械摩擦作用去除,然后裸露出新的表面材料再参与化学反应.此过程循环往复,有选择地去除硅片表面材料,实现整个表面的平坦化.化学机械抛光技术就是在化学成膜和机械去膜的交替过程中实现超精密表面的加工.自从化学机械抛光技术应用于集成电路制造以来,众多的研究者分别从化学、物理(机械)、机床
