化学机械研磨对硅片表面微粗糙度的影响

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1、上海交通大学硕士学位论文化学机械研磨对硅片表面微粗糙度的影响摘要随着IC产业的迅猛发展，电子器件的最小尺寸正在变得越来越小。当前，45nm工艺的芯片已经能够被大量的生产。众所周知，器件的最小尺寸主要受限于显影技术的解析度。通过解析度的不断提高，器件的最小尺寸就能不断变小。然而在实现这一理论的同时，我们不能忽略高解析度对硅片表面平坦化的高要求。因此近几年来，IC制造工艺上对于硅片表面平坦化的要求也越来越高。由于对硅片表面平坦化要求的不同，在IC产业发展的这段期间，相继诞生了多种平坦化技术。化学机械研磨作为当今唯一能够提供全局平坦化的技术，已被越

2、来越广泛地应用到半导体领域。化学机械研磨是由化学研磨和机械研磨两部分组成。其抛光机理的研究是当前的热点。同时，随着半导体技术的不断发展，在做到硅片表面全局平坦化后，硅片表面的微粗糙度也开始得到重视。它是硅片表面质量的一个重要参数。一个粗糙的硅片表面（或薄膜表面），对器件本身或者下一道工艺都会造成不良的影响。因此，我们希望硅片表面（或薄膜表面）能有一个较好的微粗糙度。这篇论文的主要目的就是研究化学机械研磨与硅片表面微粗糙度之间的联系。并通过改变化学机械研磨的一些参数，来实现硅片表面微粗糙度的最优化。同时，本文还引入了粒子缺陷量测的概念，来体现硅

3、片表面微粗糙度改善的作用。其整个过程包括以下几部分：1.首先介绍下半导体制造工艺中平坦化技术的发展史；重点介绍了化学机械研磨的工作结构与其在半导体工艺中的重要地位；然后详细介绍了化学机械研磨的抛光机理；最后介绍了硅片表面的质量测量，给出了硅片表面微粗糙度的定义，并详细介绍了当今主流的几种量测I万方数据上海交通大学硕士学位论文方式。其中提到的扫描表面检查系统是本论文研究中使用的量测系统。该系统中的参数Haze是描述硅片表面微粗糙度的一个重要参数。本文同时给出了硅片表面Haze值的定义。我们可以发现，随着微粗糙度的变大，Haze值变大。2.介绍了

4、硅片表面粒子缺陷的量测方法，并对硅片表面粒子缺陷进行验证分析，分析得出硅片表面较小颗粒的粒子缺陷主要是由于硅片表面的粗糙不平造成，同时通过实验对这一结果进行验证。3.该部分主要通过改变化学机械研磨的一些重要工艺参数（如：压力、相对转速、研磨液流量和研磨液配比）来进行实验。通过实验来获得不同的硅片表面微粗糙度，然后通过仪器检测，得到与之相对应的Haze值，并对数据结果进行分析总结，我们发现当化学研磨和机械研磨达到平衡状态时，所得到的Haze值为最小。同时，我们对实验硅片进行粒子缺陷量测，结果显示：随着硅片表面微粗糙度的改善，硅片表面粒子缺陷的数

5、量也随着减少。通过研究我们可以发现，化学机械研磨中化学研磨与机械研磨的比重对于硅片表面微粗糙度起重要影响。当化学研磨与机械研磨达到平衡时，我们能得到最佳的硅片表面微粗糙度。同时，根据硅片表面微粗糙度和粒子缺陷之间的关系，利于我们对化学机械研磨进行参数设置，并在生产过程中对设备进行检测。关键词：化学机械研磨，平坦化，雾化，微粗糙度II万方数据上海交通大学硕士学位论文THEINFLUENCEOFCHEMICALMECHANICALPOLISHINGONWAFERSURFACEHAZEABSTRACTWiththerapiddevelopmento

6、fICmanufacturingtechnology,ICsizeissmallerandsmaller.Now45nmprocesshasbeenwidelyapplied.Asweallknow,ICsizeisrestrictedbyphotolithographyresolution.Butthewafersurfaceplanarizationalsohasaneffectonresolution.Currentlyhigherstandardsofsiliconsurfaceplanarizationtechnologyhaveb

7、eenset.Duetothedifferenceofwafersurfaceplanarizationrequirement,manifoldplanarizationtechnologyhasbeenused.Astheonlytechnologybeingabletoprovidetheglobalplanarization,chemicalmechanicalpolishing(CMP)iscurrentlyusedmoreandmorewidelyinsemiconductorfields.CMPiscomposedofchemic

8、aletchingandmechanicalpolishing.WiththerapiddevelopmentofICmanufacturingtechnology