蓝宝石衬底CMP中氧化硅磨粒粒度分布对抛光液体系性能影响研究

作者：王晓剑; 李薇薇^*; 钟荣锋; 肖银波; 许宁徽; 孙运乾

来源：表面技术, 2023, 1-8.

• 化学机械抛光
• 蓝宝石
• 抛光液
• 磨粒
• 微观形貌
• 材料去除率

目的 化学机械抛光（CMP）包含化学腐蚀和机械磨削两方面，抛光液pH、磨粒粒径和浓度等因素均会不同程度地影响其化学腐蚀和机械磨削能力，从而影响抛光效果。方法 采用30-150nm连续粒径磨粒抛光液、120nm均一粒径磨粒抛光液、50nm和120nm配制而成的混合粒径磨粒抛光液，分别对蓝宝石衬底晶圆进行循环CMP实验，研究CMP过程中抛光液体系的变化。结果 连续粒径磨粒抛光液中磨粒大规模团聚，满足高材料去除率的抛光时间仅有4小时，抛光后的晶圆表面粗糙度为0.665nm；均一粒径磨粒抛光液中磨粒稳定，无团聚现象，抛光9小时内材料去除率较连续粒径磨粒抛光液高94.7%，能至少维持高材料去除率18小时，抛光后的晶圆表面粗糙度为0.204nm；混合粒径磨粒抛光液初始状态下磨粒稳定性较高，抛光9小时内材料去除率较连续粒径磨粒抛光液高114.8%，之后磨粒出现小规模团聚现象，后9小时材料去除率仅为均一粒径磨粒抛光液的59.6%，18小时内材料去除率仅为均一粒径磨粒抛光液的87.7%，但抛光后的晶圆表面粗糙度为0.151nm。结论一定时间内追求较高的材料去除率和较好的晶圆表面粗糙度选用混合粒径磨粒抛光液，但需要长时间CMP使用均一粒径磨粒抛光液更适合，因此工业生产中需要根据生产要求配合使用混合粒径磨粒抛光液和均一粒径磨粒抛光液。

• 单位
  电子信息工程学院; 河北工业大学