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摘 要

机械化学抛光是提供超大规模集成电路制造过程中表面全局平坦化的一种新技术。自1965年被发明以来，至今CMP工艺已经发展为可以制造超大规模集成电路的唯一方法。早年间国外的机械化学抛光工艺及其器件、产品的市场占据绝对垄断地位，但是近年来国内的机械化学抛光技术也有了长足的发展。

本实验研究的目的是探究机械化学抛光特性，寻找使用氢氧化钠作为反应物对制绒硅片进行抛光的最合适的抛光条件，可以获得较高反射率的抛光后硅片。对节省大规模生产成本具有积极作用。

抛光过程中变量有四个：抛光温度、抛光时间、氢氧化钠质量分数、抛光剂体积分数。实验通过改变这些条件，使抛光后的硅片反射率较高。

关键词：机械化学抛光 氢氧化钠 抛光剂 硅片

Chemical and mechanical polishing characteristics of silicon wafers

ABSTRACT

Chemical and mechanical polishing is an emerging technology for global and local planarization during the Vlsi manufacturing.

Since invented in 1965, the CMP technology has developed to be the certain technology to produce the Vlsi manufacturing .Several years ago, the technology , products and device of chemical and mechanical polishing absolute monopoly of the market by foreign countries. But the domestic chemical and mechanical polishing technology has made considerable improvement till now.

The purpose of this study is to explore the chemical and mechanical polishing characteristics. I am searching for the most suitable reaction condition to have silicon wafers with high reflectivity after polishing when using sodium hydroxide as the reactan. It is positive for saving the cost of production.

Four variate respectively are temperature, time, the mass fraction of sodium hydroxide and the volume fraction of polishing agent. The aim of the experiment is make the reflectivity of polished silicon wafer higher by changing these conditions.

Keywords: chemical and mechanical polishing; sodium hydroxide; polishing agent; silicon wafer

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

1.1 机械化学抛光工艺的历史 1

1.2机械化学抛光工艺的研究与发展 1

1.3机械化学抛光在应用 2

1.4抛光工艺存在的问题 3

1.5 CMP工艺及相关产业规模 3

1.6机械化学抛光原理 3

1.7本文研究的意义与主要工作 4

1.7.1本文写作意义 4

1.7.2本文的主要工作 5

2.1制绒硅片 6

2.1.1陷光效应原理 6

2.1.2制作原理 6

2.1.3制绒硅片的作用 7

2.2抛光垫 7

2.2.1作用 7

2.2.2材料 7

2.2.3多孔结构 7

2.3抛光剂 8

2.3.1磨料 8

2.3.2 酸、碱性抛光液和pH调节剂 8

2.3.3氧化剂 8

2.3.4抛光液的分散剂 9

2.3.5表面活性剂 9

2.4各种因素对硅片抛光的影响 9

2.4.1纯度 9

2.4.2抛光速率 9

2.5机械化学抛光后清洗技术 10

2.5.1理论基础 10

2.5.2清洗方法 11

2.5.3存在问题 11

2.5.4发展方向 11

第三章 实验部分 12

3.1实验药品 12

3.2仪器 12

3.3实验步骤 12

3.4实验方案设计以及实验过程 12

3.4.1实验方案设计 13

3.4.2实验过程 13

3.5实验成果分析 15

第四章 结论与展望 19

4.1实验结论 19

4.2展望 19

参考文献 20

致谢 22

第一章 绪论

1.1 机械化学抛光工艺的历史

半导体硅片抛光工艺分为机械抛光、化学抛光以及机械化学抛光。

化学抛光法发展于二十世纪五十年代，具体抛光方法有液相抛光、气相抛光、固相抛光还有电解抛光等等。氢氟酸硝酸混合溶液是化学抛光工艺中较为常用的腐蚀液。这种方法对于表面损伤较小，但是会导致表面不平整，如今在工业生产中，化学抛光大多作为预处理工艺。

机械抛光属于较为老旧的抛光硅片的方式，将金属氧化物制成悬浮液进行机械作用。抛光的原理与磨片方法基本相似，但是其使用的磨料粒径更小，在0.1至0.5微米之间。机械抛光制成的硅片，表面较为平整，但是损伤层较深，抛光速率也比较低，已经无法跟上现代工业需求的脚步^[1]。

1965年，机械化学抛光作为一种当时的新技术，组合了机械磨蚀和化学腐蚀，兼具机械抛光和化学抛光的优点，具有其独特的优势，所以逐渐替代了上述两种方法。在工艺过程中，微小粒子的研磨属于机械作用，浆料与硅片的化学反应属于化学作用，同时满足了硅片不受损伤和高平整度的要求，而且速率大大提高^[2]。

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