化學(xué)機械拋光液概述
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??1背景
??? 化學(xué)機械拋光(簡稱CMP),是提供超大規(guī)模集成電路(ULSI)制造過程中表面平坦化的一種新技術(shù);CMP?過程是一個動態(tài)的微細加工過程,在該過程中,拋光液中的化學(xué)組分與工件發(fā)生反應(yīng),在工件加工表面形成一層很薄、結(jié)合力較弱的生成物;而拋光液中的磨粒在壓力和摩擦作用下對工件表面進行微量去除。此外,拋光過程拋光液還通過在拋光區(qū)域形成流體膜以及帶動磨粒在拋光區(qū)運動影響拋光過程。
? 2CMP拋光液常見組分
??? CMP拋光液一般由去離子水、磨料、pH值調(diào)節(jié)劑、氧化劑以及分散劑等添加劑組成;
??1)磨料
??? ?磨料在拋光過程中主要通過微切削、微劃擦、滾壓等方式作用于工件被加工表面,去除表面材料。理想的CMP過程是磨料的機械去除表面材料厚度等于化學(xué)反應(yīng)生成物層厚度;
? 2)pH值調(diào)節(jié)劑
??? 拋光液中常常添加一些化學(xué)試劑用于調(diào)節(jié)拋光液的pH值,以保證拋光過程化學(xué)反應(yīng)的進行,CMP?拋光液一般分為酸性和堿性兩大類.
?? ?酸性拋光液最早是由化學(xué)腐蝕液改進而來的,具有溶解性強、氧化劑選擇范圍大、拋光效率高等優(yōu)點,常用于金屬材料的拋光。酸性拋光液的pH值一般為4左右,可通過加入有機酸作為pH?調(diào)節(jié)劑;?
?? 堿性拋光液具有選擇性高、腐蝕性弱等優(yōu)點,一般用于非金屬材料的拋光。堿性拋光液的pH?值往往在10~11.5范圍內(nèi),常采用添加無機堿如KOH、NaOH或NH4OH等作為pH值調(diào)節(jié)劑.
?3)氧化劑
???在拋光過程中,為了能夠較快地在拋光表面形成一層結(jié)合力弱的氧化膜,有利于后續(xù)的機械去除,常常會在拋光液中添加氧化劑。在氧化劑的氧化腐蝕和磨料的研磨共同作用下,被加工表面可達到高質(zhì)量的全局平坦化效果.,常用氧化劑為過氧化氫、溴水、硝酸。
?4)分散劑
? 一般來說,對拋光液的基本要求是磨粒均勻地懸浮分散在拋光液中,且具有足夠的分布穩(wěn)定性。所以在拋光之前有必要對拋光液進行過濾,濾掉磨料聚集產(chǎn)生的微量大尺寸磨料顆粒。然而,過濾并不能全部消除這種聚集現(xiàn)象,因為在拋光的實際過程中,工藝參數(shù)的變化會導(dǎo)致磨料的軟聚集,從而影響工件表面的拋光效果。因此,往往需在拋光液中添加分散劑來提高拋光液的分散穩(wěn)定性,以減少溶液中磨料粒子團聚。
?5)表面活性劑
?? 在拋光液中加入合適的表面活性劑,能夠改善拋光液的分散穩(wěn)定性,使分散劑吸附在磨粒的表面,從而改變磨粒的表面性質(zhì),增強了顆粒間的排斥作用。


