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二氧化钛CMP抛光流程及后续工序的分析

作者:管理员 来源:未知 日期:2012/9/20 14:55:34 人气: 标签:
导读:二氧化钛CMP的过程是什么?包括哪些环节?CMP后的化学清洗包含哪些?现介绍如下。一、CMP流程1.抛光液抛光液是CMP的关键要素之一,可以说没有抛光液,也就谈不上…
二氧化钛CMP的过程是什么?包括哪些环节?CMP后的化学清洗包含哪些?现介绍如下。
一、CMP流程
1.抛光液
抛光液是CMP的关键要素之一,可以说没有抛光液,也就谈不上化学机械抛光。抛光液化学作用在CMP中起主要作用,抛光液的组成、pH值、颗粒粒度及浓度、流速、流动途径对去除速度都有影响。抛光液一般由研磨剂、表面活性剂、稳定剂、氧化剂、pH调节剂等组成。抛光不同的材料所需的抛光浆液组成均不同,抛光氧化物的抛光液一般以SiO2为磨料,pH值一般控制在pH>10(碱性氧化物例外),若抛光金属则以Al2O3作添加剂的基础材料,以便控制粘性和腐蚀及去除副产品,研磨料的特性、分散稳定性对于CMP性能都是很重要的。所以根据不同的被抛材料,选取不同的抛光液参数是十分关键的。
2.二氧化钛的抛光
在抛光液中,需要加入能与表面物质反应的液体,以达到化学抛光的效果。而纵观二氧化钛的化学性质,不难发现,抛光液中加入氢氟酸效果应该是是最好的。而浓硫酸要在一个较高温度下才能进行反应,并且其腐蚀设备的能力很强,这是CMP中所不想看到的。至于强碱,不外乎氢氧化钠和氢氧化钾。而钠离子和钾离子是半导体工艺中最不想引入的两种离子,引入它们之后的去除问题就是一个复杂并且必须考虑的问题。而选择氢氟酸就带来了另一个问题,那就是研磨液中的固有成分含有二氧化硅。二氧化硅和氢氟酸反应,从而使抛光液中没有了抛光颗粒,这是万万不行的。同时,可以考虑去用其他的抛光液,譬如说氧化铈,但是引入它之后又后带来其他的一大堆不太好解决的问题。
二、化学清洗
1.超纯水冲洗二氧化钛表面,之后干燥。
尽量将残留在表面的物质冲洗掉或稀释到一个极低的浓度下,以便进一步的清洗。
2.去除有机物:臭氧水,兆声清洗,干燥。
以前采用相似相溶原理,利用水基溶剂(如乙醇、异丙醇等)将抛光片表面残留的油基溶剂溶解,最后用去离子水冲洗或漂洗的方法清洗抛光片表面。这种方法使用了较多的有机化学试剂,并且工序处理时间相对较长,清洗效果不甚稳定,可能是在清洗过程中引入了新的有机溶剂,引起了二次沾污。
3.去除金属离子:稀盐酸,电泳清洗;超纯水冲洗,干燥。
金属离子的去除对TiO2的性质有重要意义。表面的金属包括空气中的某些金属,同时也包括抛光液中我所引入的钾离子,这是一个重大的问题。参看各种物质的溶解度,不难看出,金属的氯盐是最容易溶于水的,所以选取盐酸进行清洗。同时,盐酸与二氧化钛在常温下不反应,也保证了其表面的稳定。
但是考虑到二氧化钛的密度不是太大,金属离子有可能侵入二氧化钛表面,影响器件性能。从而考虑到在二氧化钛两侧加入两个电极板,通过电场的作用使金属离子脱离二氧化钛的表面,从而达到最好的清洗效果。
4.去除酸性物质:氨水,浸泡清洗;超纯水冲洗,干燥。
盐酸具有挥发性,会挥发掉一部分,但是氢氟酸依然还会有所残留。从而选择弱碱进行中和,氨水是最好的选择。氨水具有极强的挥发性,即便表面有所残留,也会挥发掉。用浓度较低的氨水浸泡二氧化钛薄膜,反复尽心多次,已达到较好的效果。之后再用超纯水冲洗,干燥。
5.去除颗粒:超纯水,兆声清洗,干燥。
去除TiO2抛光片的表面颗粒是把抛光片浸泡在流动的超纯水中,采用兆声波清洗。兆声波是以高速的流体波连续冲击抛光片表面,使抛光片表面附着的污染物和细小微粒被强制除去并进入到清洗液中。兆声波清洗抛光片可去掉晶片表面上的微小粒子,起到超声波起不到的作用。
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