化学机械抛光液配方组成,抛光液成分分析及技术工艺.docx

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化学机械抛光液配方组成，抛光原理及工艺
导读：本文详细介绍了化学机械抛光液的研究背景，机理，技术，配方等，需要注意的是，本文中所列出配方表数据经过修改，如需要更详细的内容，请与我们的技术工程师联系。
禾川化学专业从事化学机械抛光液成分分析，配方还原，研发外包服务，提供一站式化学机械抛光液配方技术解决方案。
1.背景
基于全球经济的快速发展，IC技术（Integratedcircuit,即集成电路）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都采用硅片。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。半导体硅片抛光工艺是衔接材料与器件制备的边沿工艺，它极大地影响着材料和器件的成品率，并肩负消除前加工表面损伤沾污以及控制诱生二次缺陷和杂质的双重任务。在特定的抛光设备条件下，硅片抛光效果取决于抛光剂及其抛光工艺技术。
禾川化学技术团队具有丰富的分析研发经验，经过多年的技术积累，可以运用尖端的科学仪器、完善的标准图谱库、强大原材料库，彻底解决众多化工企业生产研发过程中遇到的难题，利用其八大服务优势，最终实现企业产品性能改进及新产品研发。
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2.硅片抛光技术的研究进展
20世纪60年代中期前，半导体抛光还大都沿用机械抛光，如氧化镁、氧化锆、氧化铬等方法，得到的镜面表面损伤极其严重。1965年Walsh和Herzog提出SiO2溶胶-凝胶抛光后，以氢氧化钠为介质的碱性二氧化硅抛光技术就逐渐代替旧方法，国内外以二氧化硅溶胶为基础研究开发了品种繁多的抛光材料。
随着电子产品表面质量要求的不断提高,表面平坦化加工技术也在不断发展，基于淀积技术的选择淀积、溅射玻璃SOG(spin-on-glass)、低压CVD(chemicalvapordeposit)、等离子体增强CVD、偏压溅射和属于结构的溅射后回腐蚀、热回流、淀积-腐蚀-淀积等方法也曾在IC艺中获得应用,但均属局部平面化技术,其平坦化能力从几微米到几十微米不等,不能满足特征尺寸在0.35μm以下的全局平面化要求。
1991年IBM首次将化学机械抛光技术(chemicalmechanicalpolishing,简称CMP)成功应用到64MbDRAM的生产中,之后各种逻辑电路和存储器以不同的发展规模走向CMP,CMP将纳米粒子的研磨作用与氧化剂的化学作用有机地结合起来,满足了特征尺寸在0.35微米以下的全局平面化要求。CMP可以引人注目地得到用其他任何CMP可以引人注目地得到用其他任何平面化加工不能得到的低的表面形貌变化。目前,化学机械抛光技术已成为几乎公认为惟一的全局平面化技术，逐渐用于大规模集成电路(LSI)和超大规模集成电路(ULSI)，可进一步提高硅片表面质量，减少表面缺陷。

3.化学机械抛光技术
3.1抛光液的组成与作用
抛光液是CMP的关键要素之一,抛光液的性能直接影响抛光后表面的质量.抛光液一般由超细固体粒子研磨剂(如纳米SiO2、Al2O3粒子等)、表面活性剂、稳定剂、氧化剂、螯合剂、去离子水混合后组成,固体粒子提供研磨作用,化学氧化剂提供腐蚀溶解作用。
3.1.1增稠剂
增稠剂又称胶凝剂，它主要是用来提高研磨液粘度，使磨料保持均匀的稳定的悬浮状态或乳浊状态，或形成胶体。增稠剂种类较多，选择时除要考虑产品的流动性、透明度、稠度、凝胶性、悬浮力与屈服值外，还应注意选用用量少而增稠效果好，与主体成分相容性好而不产生相分离，储存时不引起霉变和离析的水溶性高分子化合物。一般采用的增稠剂为：多糖类高分子化合物(淀粉、黄原胶)、纤维素高分子化合物(羟甲基纤维素、羟乙基纤维素及其盐类)、聚丙烯酸乳液类(ASE-60)等。
3.1.2分散剂
分散剂主要采用一种在分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂。可均匀分散那些难溶解于液体的无机固体颗粒，同时也能防止固体颗粒凝聚沉降，达到悬浮磨料的效果。分散剂的作用机理：这些界面活性剂吸附于固体颗粒的表面，使凝聚的固体颗粒表面易于湿润。高分子型的分散剂，在固体颗粒的表面形成吸附层,使固体颗粒表面的电荷增加，提高形成立体阻碍的颗粒间的反作用力。磨料通常硬度很高，加入分散剂可使研磨液具有良好的分散性，使磨料分布均匀，并且短时间内不会产生沉淀，在很大程度上提高了研磨速率和研磨质量。如果磨料分散不均匀，则会使表面平整