拋光墊、磨料、化學(xué)添加劑等都會(huì)影響最終的拋光性能

?酸性氧化鋁拋光液在碳化硅化學(xué)機(jī)械拋光中的應(yīng)用

  碳化硅CMP過(guò)程受多種因素的影響，例如拋光墊、磨料、化學(xué)添加劑等都會(huì)影響最終的拋光性能。在過(guò)去幾年中，許多學(xué)者從磨料和氧化劑的選擇的角度出發(fā)，對(duì)如何提高碳化硅的拋光性能做了大量的研究。

在之前的研究中，碳化硅CMP中常用的磨料有氧化硅、氧化鋁、 金剛石。氧化硅由于硬度較低導(dǎo)致材料移除率過(guò)低，而金剛石雖然可大幅度提高材料移除率,但是由于其硬度太高,造成拋光后的碳化硅表面不可逆轉(zhuǎn)的缺陷。而硬度適中，移除速率較快的氧化鋁則成為絕大多數(shù)廠家和學(xué)者們研究的對(duì)象。

  本文選用氧化鋁為磨料、高錳酸鉀為氧化劑的拋光液,研究了酸性條件下高錳酸鉀濃度對(duì)碳化硅材料移除率的影響以及本文中所研制的拋光液配方對(duì)最終碳化硅拋光性能的影響。
 

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著高錳酸鉀濃度增加，材料移除率逐漸增大，且C面移除率明顯提高,最高達(dá)到4.85μm/h,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于堿性條件下過(guò)氧化氫體系。表面光滑度隨著高錳酸鉀濃度增加而增加，當(dāng)高錳酸鉀濃度為0.25%時(shí)，材料表面幾乎沒(méi)有劃痕，隨著高錳酸鉀濃度進(jìn)一步增加，表面劃痕增多，當(dāng)高錳酸鉀濃度為0.4%時(shí)，碳化硅表面出現(xiàn)較深的劃痕。當(dāng)高錳酸鉀濃度較低時(shí)，由于碳化硅較高的惰性，導(dǎo)致無(wú)法被氧化，因此MRR較低，隨著高錳酸鉀濃度增加，碳化硅逐漸被氧化成氧化硅軟層，通過(guò)氧化鋁的研磨將其去除，因而移除率較高，表面較為光滑，隨著高錳酸鉀濃度進(jìn)一步增加，MRR雖然可以提高，但是過(guò)高的鹽濃度使磨料顆粒發(fā)生聚集，因此當(dāng)高錳酸鉀濃度為0.4wt%時(shí)，表面較為粗糙。

本章研究了氧化劑濃度對(duì)材料移除率和拋光性能的影響以及加入硝酸鋁對(duì)最終碳化硅拋光性能的影響，結(jié)論如下:

(1)以氧化鋁為磨料，高錳酸鉀為氧化劑的拋光液在酸性條件下對(duì)碳化硅進(jìn)行拋光，大大提高了碳化硅的材料移除率(尤其C面移除率可達(dá)4.85μm/h)，且材料移除率隨高錳酸鉀濃度的增大而增大;表面缺陷隨高錳酸鉀濃度先降低后升高，效果佳的高錳酸鉀濃度為0.25%;

(2)加入硝酸鋁可以優(yōu)化碳化硅的拋光性能，使拋光前后pH漂移較小，顆粒分散穩(wěn)定，減少劃痕，降低碳化硅的表面粗糙度，提高拋光質(zhì)量。