硅片研磨和研磨液作用的分析-看

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1、万方数据显微、测量、微细加工技术与设备Microscope，Measurement，Microfabrication＆Equipment硅片研磨和研磨液作用的分析张伟(河北工业大学微电子研究所，天津300130)摘要：介绍了硅片的研磨过程和研磨液的作用，对国内主流研磨液进行了简单的介绍，分析了它们的优缺点。对研磨液中活性剂的机理进行了深入研究、解释了活性剂的分子结构对其性质的影响，提出只有从分子结构入手选用活性剂才能起到更好的悬浮和降低表面张力的作用。关键词：研磨液；分子结构；表面张力；活性剂；硅片中图

2、分类号：TN305．2文献标识码：A文章编号：1671—4776(2007)04—0206—05SiliconPolishingandtheAnalysisofSlurryEffectZHANGWei(InstituteofMicroelectronics，HebeiUniversityofTechnology，Tianjin300130，China)Abstract：Theprocessofpolishingonsurfaceofsiliconandtheeffectofpolishingslurry

3、wereintroduced．Severalkindsofcommonpolishingslurryaswellastheiradvantagesanddisadvan—tageswereranked．Themechanismofthesurfacantintheslurryandtheinfluenceofmoleculestructureonsurfactantpropertieswereanalysed．Inordertoimprovethesuspensioneffectandre—duceth

4、esurfacetension，itisnecessarytochoosethesurfacantaccordingtoitsmoleculestruc—ture．Keywords：polishingslurry；moleculestructure；surfacetension；sunCactant；siliconwafer1IC技术的重要地位及发展情况从全球经济发展来看，IC技术已经渗透到国防建设和国民经济发展的各个领域，成为世界第一大产业。IC所用的材料主要是硅和砷化镓等，全球90％以上IC都采用硅

5、片[1]。随着半导体工业的飞速发展，一方面，为了增大芯片产量，降低单元制造成本，要求硅片的直径不断增大；另一方面，为了提高IC的集成度，要求硅片的刻线宽度越来越细心]。目前，美、日、德等国家加工中200mm硅片的技术已非常成熟，开始普及多300mm硅片、0．13I．Lm芯片的工艺技术，并着手研究qD400mm甚至西450mm超大规格硅片的收稿日期：2006—10—23加工技术∞]。2002年1月H本开发成功线宽为50nm的半导体蚀刻技术，英特尔目前已经采用65nm芯片制造工艺生产存储芯片。随着电子工业的

6、迅猛发展，以单晶硅片为衬底的IC集成度越来越高，其特征几何尺寸预计在2010年将达到50nm。硅衬底片的研磨是保证衬底片的平行度、平整度、表面完美性的基础，在研磨中研磨液的性能是保证磨片质量与效率的基础，所以国内外对研磨液性能的研究越来越受到广泛关注。我国启动了一系列重大项目来推动IC技术的发展，但加工主要依靠进口成套装备，采用的也是国外早期的研磨抛光工艺，目前已能生产q)300mm的硅片‘4

7、。微纳电子技术2007年第4期囝万方数据显微、测量、微细加工技术与设备Microscope，Measureme

8、nt，Microfabrication＆Equipment2研磨介绍2．1研磨及其过程中的问题硅材料的制备包括定向切割、磨片、抛光等，其中切片之后要进行研磨，研磨机的结构见图1。由于切片之后的硅单晶片还不具有合乎半导体制造过程中所需要的曲度、平坦度与平行度，又因为要求硅单晶片在抛光过程中表面磨除量仅约5¨m，所以抛光无法大幅度改善硅单晶片的曲度与平行度。这使得研磨成为在硅单晶片抛光之前，能够有效地改善硅片的曲度、平坦度与平行度的关键工艺[53。硅片经切割研磨后表面产生大量的机械损伤，这些机械损伤可分为上

9、下两层。上层的损伤层较薄，约占厚度的1／10，包含细微裂纹和网络位错；下层为弹性形变层。这些机械损伤若残留在硅片表面会在后来的工艺(如氧化过程)中将产生氧化诱导层错等缺陷№]。(a)旋转工作台磨削(b)硅片自旋转磨削图1研磨机的结构磨片在硅片制备过程中占有重要地位。在这道工序中由于机械加工强度大、机械损伤、应力、离子沾污等问题严重，废品率很高，会对后续工艺造成很坏的影响。因而必须改善研磨机理，把单一的机械作用变为均匀稳定的化学机械作用，以达