按照化学机械抛光(chemico-mechanical polishing; CMP)浆料中所使用磨料的种类和性质不同,分为单磨料CMP浆料、混合磨料CMP浆料和复合磨料CMP浆料。
化学机械抛光浆料
经过单面或双面化学机械抛光加工的半导体晶片。
- 英文名称
- chemical mechanical polishing slurry
- 所属学科
- 化工
单磨料浆料是指抛光浆料中只包括一种无机粒子,如SiO2、Al2O3、CeO2、ZrO2和TiO2等,其中SiO2、CeO2和Al2O3磨料的应用最为广泛。①SiO2-CMP浆料,SiO2是CMP中应用最广泛的磨料之一,被广泛地用于硅晶片、层间介质层的CMP。其优点主要是采用气相法、液相法等制备高纯度的不同粒径的SiO2粉体,配制高浓度浆料,抛光选择性和分散性好等;但缺点是抛光速率较低,需要在浆料中添加其他试剂以提高抛光速率及抛光质量。②Al2O3-CMP浆料,Al2O3磨粒硬度大,仅次于金刚石,抛光速率高,其抛光浆料可用于集成电路生产过程中层间W、Al、Cu等低膨胀系数的金属布线材料和薄膜材料的平坦化加工,以及高级光学玻璃、石英晶体及各种宝石的抛光。Al2O3抛光液的应用范围日益广泛,与SiO2共同成为抛光液磨料的两大支柱。但Al2O3在配制浆料的过程中,存在分散稳定性不好、易团聚等缺点,在几分钟内就会产生团聚,使得颗粒变粗,导致抛光表面划伤严重,损伤层深。Al2O3作为CMP磨料的研究主要集中在颗粒间的相互作用、氧化剂与颗粒协同作用,以及悬浮液的分散稳定性能等过程中。③CeO2-CMP浆料,Ce基抛光粉是一种优良的抛光材料,以其独特的抛光性能及质量,广泛用于光学玻璃、集成电路芯片及互连材料等高科技领域。其优异的抛光性能是由CeO2独特的物理和化学性质决定的。针对不同被抛光材料,需要制备不同性能优异的抛光粉。对于稀土抛光粉的制备,还必须考虑工业生产的连续性和经济性。虽然对光学玻璃的抛光仍然是稀土抛光粉消费的主要市场,但用于集成电路的纳米稀土抛光粉的数量增长非常快。CeO2作为抛光材料在精密玻璃和ULSISiO2介质层的CMP中表现出色,不仅抛光能力强,而且可降低工件表面损伤、提高抛光选择性。
使用两种或两种以上磨料(如ZrO2、SiO2、CeO2、Al2O3、TiO2等)所配制的浆料,达到提高抛光速率和抛光质量的目的。
复合磨料的开发逐渐成为CMP相关技术领域中的一个研究热点。通过对纳米粒子的结构、形貌以及物理或化学性质进行微观设计,能够进一步提高抛光表面质量、降低抛光表面缺陷。如在较硬的粒子外面包覆一层较软的物质,可以在保证较高的抛光速率的同时改善抛光质量;在较软的颗粒表面包覆较硬的物质,可以在提高其抛光速率的同时保持较高的选择性。