半导体抛光技术及抛光液.docx

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1、半导体抛光技术及抛光液目录1 .抛光技术12 .蓝宝石研磨液23 .蓝宝石抛光液24 .研磨液和抛光液在半导体中的应用35 .盘点几个比较关键的半导体抛光液采购注意事项51 .抛光技术最初的半导体基片（衬底片）抛光沿用机械抛光、例如氧化镁、氧化错抛光 等，但是得到的晶片表面损伤是及其严重的。直到60年代末，一种新的抛光技 术化学机械抛光技术（CMP Chemical Mechanical Polishing）取代了旧的方法。CMP技术综合了化学和机械抛光的优势：单纯的化学抛光,抛光速率较快，表面光洁度高，损伤低，完美性好，但表 面平整度和平行度差，抛光后表面一致性差；单纯的机械抛光表面一致性好

2、,表面平整度高，但表面光洁度差,损伤层深。化学机械抛光可以获得较为完美的表面,又可以得到较高的抛光速率，得到 的平整度比其他方法高两个数量级，是目前能够实现全局平面化的唯一有效方法。 依据机械加工原理、半导体材料工程学、物力化学多相反应多相催化理论、表面 工程学、半导体化学基础理论等，对硅单晶片化学机械抛光（CMP）机理、动力 学控制过程和影响因素研究标明，化学机械抛光是一个复杂的多相反应，它存在 着两个动力学过程：（1）抛光首先使吸附在抛光布上的抛光液中的氧化剂、催化剂等与衬底片 表面的硅原子在表面进行氧化还原的动力学过程。这是化学反应的主体。（2）抛光表面反应物脱离硅单晶表面，即解吸过程使

3、未反应的硅单晶重新 裸露出来的动力学过程。它是控制抛光速率的另一个重要过程。硅片的化学机械 抛光过程是以化学反应为主的机械抛光过程，要获得质量好的抛光片，必须使抛 光过程中的化学腐蚀作用与机械磨削作用达到一种平衡。如果化学腐蚀作用大于 机械抛光作用，则抛光片表面产生腐蚀坑、桔皮状波纹。如果机械磨削作用大于 化学腐蚀作用，则表面产生高损伤层。2 .蓝宝石研磨液蓝宝石研磨液（又称为蓝宝石抛光液）是用于在蓝宝石衬底的研磨和减薄的 研磨液。蓝宝石研磨液由优质聚晶金刚石微粉、复合分散剂和分散介质组成。蓝宝石研磨液利用聚晶金刚石的特性，在研磨抛光过程中保持高切削效率的 同时不易对工件产生划伤。可以应用在蓝

4、宝石衬底的研磨和减薄、光学晶体、硬 质玻璃和晶体、超硬陶瓷和合金、磁头、硬盘、芯片等领域的研磨和抛光。蓝宝石研磨液在蓝宝石衬底方面的应用：1 .外延片生产前衬底的双面研磨：多用蓝宝石研磨液研磨一道或多道，根据 最终蓝宝石衬底研磨要求用6 u m、3um、lum不等。2 .LED芯片背面减薄为解决蓝宝石的散热问题，需要将蓝宝石衬底的厚度减薄，从450nm左右 减至lOOnm左右。主要有两步：先在横向减薄机上，用50-70 u m的砂轮研磨磨 去300um左右的厚度；再用抛光机（秀和、NTS、WEC等）针对不同的研磨盘 （锡/铜盘），采用合适的蓝宝石研磨液（水/油性）对芯片背面抛光，从150nm

5、减至lOOnm左右。3 .蓝宝石抛光液半导体抛光液是超细固体研磨材料和化学添加剂的混合物，为均匀分散乳白 色胶体，起到研磨、腐蚀溶解等作用，主要原料包括研磨颗粒、PH调节剂、氧 化剂和分散剂等，是抛光材料主要组成，对加工质量影响重大。根据抛光对象不 同，抛光液可分为铜抛光液、鸨抛光液、硅抛光液和钻抛光液等类别。其中，铜 抛光液和鸨抛光液主要用于逻辑芯片和存储芯片制造过程。目前可选的国内半导 体抛光液主要是安集科技，产品包括CMP抛光液、清洗液等，先后完成铜及铜 阻挡层系列、鸨抛光液、硅抛光液、氧化物抛光液等。蓝宝石抛光液是以高纯度硅粉为原料，经特殊工艺生产的一种高纯度低金属 离子型抛光产品。蓝

6、宝石抛光液主要用于蓝宝石衬底的抛光。还可广泛用于多种材料纳米级的 高平坦化抛光，如：硅片、化合物晶体、精密光学器件、宝石等的抛光加工。蓝宝石抛光液的特点:1 .高抛光速率，利用大粒径的胶体二氧化硅粒子达到高速抛光的目的。2 .高纯度(Cu含量小于50ppb),有效减小对电子类产品的沾污。3 .高平坦度加工，蓝宝石抛光液是利用SiO2的胶体粒子进行抛光，不会对 加工件造成物理损伤，达到高平坦化加工。蓝宝石抛光液根据pH值的不同可分为酸性抛光液和碱性抛光液。蓝宝石抛光液的型号：碱性型号(pH:9.80.5)： S0Q-2A、S0Q-4A、S0Q-6A、S0Q-8A、SOQ-10A、 S0Q-12D

7、酸性型号(pH:2.80.5)： AS0Q-2A、AS0Q-4A、AS0Q-6A、AS0Q-8A、ASOQ-10A、 AS0Q-12D粒径(nm)：1030 3050 5070 7090 90110 110130外观：乳白色或半透明液体比重 1.150.05组成SiO2：15-30%Na2O：0.3%重金属杂质：50 ppb4 .研磨液和抛光液在半导体中的应用磨削和研磨等磨料处理是半导体芯片加工过程中的一项重要工艺，它主要是 应用化学研磨液混配磨料的方式对半导体表面进行精密加工，但是研磨会导致芯 片外表的完整性变差。因而，抛光的一致性、均匀性和外表粗糙度对生产芯片来 说是十分重要的。抛光和研磨

8、在半导体生产中都起到重要性的作用。一、研磨与抛光的差异研磨运用涂敷或压嵌在研具上的磨料颗粒，经过研具与工件在一定压力下的 相对运动对加工外表进行的精整加工。研磨可用于加工各种金属和非金属材料, 加工的外表形状有平面，内、外圆柱面和圆锥 面，凸、凹球面，螺纹，齿面及 其他型面。抛光是运用机械、化学或电化学的效果，使工件外表粗糙度下降，以取得亮 光、平整外表的加工办法。两者的首要差异在于：抛光到达的外表光洁度要比研磨更高，并且可以选用 化学或许电化学的办法，而研磨根本只选用机械的办法，所运用的磨料粒度要比 抛光用的更粗，即粒度大。故生产芯片，研磨、抛光都是必不可少的。二、研磨处理运用硬度比被加工资

9、料更高的微米级颗粒，在硬质研磨盘效果下产生微切削, 实现被加工芯片外表的微量资料去除，使工件的尺寸精度到达要求。磨料：研磨液一般运用1微米以上颗粒由外表活性剂、PH调节剂、分散剂 等组分组成，各组分发挥着不同的效果。研磨液的效果：研磨液少量滴入滚筒内被水搅匀后，在光整时会粘附在零件 与磨料的外表，其效果如下：软化效果：即对金属外表氧化膜的化学作用， 使其软化，易于从外表研磨除掉，以进步研磨功率。光滑作用：象研磨光滑 油相同，在研磨块和金属零件之间起光滑效果，然后得到光洁的外表。洗刷 效果：像洗刷剂相同，能除掉金属零件外表的油污。防锈效果：研磨加工后 的零件，未清洗前在短时间内具有一定的防锈效果

10、。缓冲效果：在光整加工 运转中，与水一起搅动，会缓解零件之间的相互碰击。三、抛光处理运用微细磨料的物理研磨和化学腐蚀，在软质抛光布辅佐效果下，未取得光 滑外表，减小或消除加工变质层，然后取得外表高质量的加工办法。抛光液是一种不含任何硫、磷、氯添加剂的水溶性抛光剂，抛光液具有良好 的去油污，防锈，清洗和长脸性能，并能使金属制品显露出实在的金属光泽。性 能稳定、无毒，对环境无污染等优点。由此可见，不管是研磨液还是抛光液在对半导体生产研磨抛光处理中都是起 到重要的作用。其不仅能提高研磨速率、好的平整度、高的表面均一性，还有利 于后续清洗，使得研磨粒子不会残留在粒子外表。随着半导体行业的发展，研磨抛光

11、液的需求也在增加，因此，相关产品生产 企业更要不断的开发适应新要求新工艺的新型研磨液和抛光液，企业不管在生产 和研制，还是对研磨液和抛光液的检测方面都需要更加的专业。英格尔集团， CMA/CNAS资质机构，成立于2000年，20年知名检测机构，具有专业的工程师 团队，高端的设备仪器，以及丰富的项目经验，可为企业提供检测、研发开发、配方还原、配方分析等服务。5 .盘点几个比较关键的半导体抛光液采购注意事项半导体抛光液是抛光材料的主要组成成分，在加工质量方面有着比较大的影 响，因此选择一个质量比较稳定、性能比较好的半导体抛光液至关重要。按照抛 光对象来分，目前市面上的半导体抛光液大致分为铜抛光液、鸨抛光液、硅抛光 液和钻抛光液这几个类别，它们的采购注意事项大同小异。其一是具体的参数, 包括一些预期的效果等等。其二是出品的质量和稳定性，能不能比较稳定的按时 供货。其三是供应商资质问题，像是半导体抛光液这样的产品，技术门槛较高, 条件允许的情况下尽量选择大厂商。