CH4 硅片加工-表面拋光

1、上章內(nèi)容回顧,加工的對(duì)象：硅切割片 加工的過程：倒角、研磨、熱處理 加工的目的： 倒角1. 防止崩邊；2. 熱處理過程中，釋放應(yīng)力 負(fù)面效應(yīng)（形成邊緣應(yīng)力） 研磨減薄表面損傷層，為進(jìn)一步拋光創(chuàng)造條件 負(fù)面效應(yīng)（形成面內(nèi)螺旋式應(yīng)力分布） 熱處理1. 消除熱施主；2. 釋放應(yīng)力,三種工藝的前后順序不能顛倒,為何是對(duì)硅片，而不對(duì)硅錠，進(jìn)行熱處理？ 1) 大塊單晶不容易均勻受熱，加熱后易發(fā)生崩裂，（熱膨脹系數(shù)各向異性的），而硅片尺寸小，散熱快，不易于崩裂。 2) 對(duì)硅片熱處理，可以消除倒角和磨片過程中形成的應(yīng)力。,加工效果的評(píng)估,損傷層：大幅減薄，大約還有2030m 粗糙度：大幅減小，大約還有1020

2、m 應(yīng)力：內(nèi)部已經(jīng)消除 電阻率溫度穩(wěn)定性：較好消除了熱施主 雜質(zhì)污染：存在不可避免的金屬等污染，一般在淺表層。 待進(jìn)一步加工： 損傷層，粗糙度， 潔凈 拋光 清洗,下一章的工藝,硅片的表面拋光進(jìn)一步提高硅片表面的平整度。,第四章 硅片表面的拋光技術(shù),主要內(nèi)容： 1. 拋光片的特性參數(shù)。 2. 拋光的基本流程：化學(xué)減薄拋光。 3. 典型的拋光方法CMP CMP: Chemical Mechanism polish 4. 拋光的工藝流程。,硅片拋光的意義,硅加工中，多線切割、研磨等加工過程中，會(huì)在表面形成損傷層，從而使得表面有一定粗糙度。拋光就是在磨片基礎(chǔ)上，通過化學(xué)機(jī)械研磨方式，進(jìn)一步獲得更光滑

3、、平整的硅單晶表面的過程。 研磨片粗糙度(拋光前)：10-20um 拋光片粗糙度(拋光后)：幾十nm,研磨片,拋光片,研磨和拋光中關(guān)注的參數(shù),研磨片：一定厚度的薄片，是一種體材料，只關(guān)注某些體的特征參數(shù)，如厚度、翹曲度，和表面的參數(shù)，如崩邊。 拋光片：有光滑表面的硅片，主要關(guān)注加工的硅表面的特征參數(shù)。,1. 拋光片的特性參數(shù),1）硅片的理想狀態(tài) 2）硅片表面的平整度 3）硅片表面的缺陷,1）硅片理想狀態(tài),硅片的理想狀態(tài)： a: 硅片上、下表面之間，對(duì)應(yīng)的測量點(diǎn)的垂直距離完全一致，且任意表面均與理想平面相平行。 b: 硅片表面晶格完整，所有非飽和的懸掛鍵位于表面的二維平面內(nèi)。 c: 無雜質(zhì)污染，

4、無各種晶體缺陷。 理想平面：指幾何學(xué)上的理想的、完美的平整平面。,Si,俯視,斜視,平視,懸掛鍵,若干原子層平面（理想平面）,2） 硅拋光片表面的平整度,定義：標(biāo)志表面的平整性，指硅片表面與理想基準(zhǔn)平面的最大偏離。 描述平整度的兩個(gè)參數(shù)： a: 總指示讀數(shù)(TIR)：硅片拋光表面最高點(diǎn)和最低點(diǎn)之差，即峰谷差值，只為正值。 b: 焦平面偏差(FPD)：表面最高點(diǎn)和最低點(diǎn)二者中，偏離基準(zhǔn)平面的最大值，可以是正或負(fù)值。,TIR和FPD的示意圖,上拋光面,最凹點(diǎn),最凸點(diǎn),TIR值， 如12um,FPD值 如-8um,基準(zhǔn)面,拋光片的其它參數(shù),拋光片的其它參數(shù)：厚度、總厚度變化、彎曲度、翹曲度等 硅片厚

5、度：硅片中心點(diǎn)位置的厚度。 總厚度變化TTV：最大與最小厚度的差值 TTV=Tmax-Tmin,彎曲度和翹曲度,彎曲度：是硅片中線面凹凸形變的最大尺寸。 翹曲度：硅片中線面與一基準(zhǔn)平面之間的最大距離與最小距離的差值。 硅片的中線面：也稱中心面，即硅片正、反面間等距離點(diǎn)組成的面，即中心層剖面。,彎曲度,彎曲度,基準(zhǔn)面,單向翹曲,下界面,上界面,A點(diǎn),在A點(diǎn)，中線面和基準(zhǔn)平面的距離最大：,x2,x1,d,最小距離： ，反向翹曲時(shí)，此值為負(fù)值。,翹曲度：,雙向翹曲,基準(zhǔn)面,x2,x1,x3,x4,翹曲度：,3）硅拋光片的表面缺陷,缺陷的種類： a: 和研磨片類似的缺陷：崩邊、缺口、裂紋等 b: 特有

6、的表面缺陷：劃痕、凹坑、波紋、沾污、色斑、橘皮、霧、氧化層錯(cuò)、渦旋、電阻率條紋等,劃痕：研磨顆粒劃出的狹長的溝槽，一般不會(huì)很深，重劃痕0.12um。 凹坑：表面上的凹陷小坑 波紋：大面積的，肉眼可見的，類似波紋的不平坦區(qū)。 沾污：吸附于表面的各種污染顆粒。 色斑：化學(xué)性沾污。 橘皮：大面積的，大量突起小丘的群體。 霧：大面積的，大量不規(guī)則缺陷（如小坑）引起的光散射現(xiàn)象，常常形成霧狀。,2. 拋光前的化學(xué)減薄,1）化學(xué)減薄的作用。 2）化學(xué)減薄的方法。 3）化學(xué)減薄的工藝流程。,1）化學(xué)減薄與作用,定義：采用化學(xué)腐蝕的方法，將硅片表面進(jìn)行化學(xué)剝離，從而減薄損傷層，為拋光創(chuàng)造條件。 化學(xué)減薄的作用

7、： 減少拋光過程的去除層厚度。 使硅片表面潔凈去除表層。 消除內(nèi)應(yīng)力去除損傷層。,化學(xué)減薄的作用,化學(xué)減薄平面,雜質(zhì)原子,拋光面,張應(yīng)力,擠壓應(yīng)力,Si,2）化學(xué)減薄的方法,a: 酸性腐蝕 b: 堿性腐蝕,酸性腐蝕,腐蝕液組成： HF:HNO3:HAc乙酸=(12):(57):(12) 反應(yīng)的特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)速度快，過程中放熱，不需要加熱，典型速度0.60.8um/s。 缺點(diǎn)：反應(yīng)生成的氮化物，污染環(huán)境。,酸腐蝕的機(jī)理,硅的酸性腐蝕減薄機(jī)理：,硅被HNO3氧化，反應(yīng)為： 用HF去除SiO2層，反應(yīng)為： 總反應(yīng)為：,污染物,堿性腐蝕,腐蝕液組成： NaOH/KOH+H2O 濃度15%40% 反

8、應(yīng)的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)需加溫度，一般8090，速度比較慢，易控制，廢液也易處理。 缺點(diǎn)：反應(yīng)是縱向反應(yīng)，易向深層腐蝕，容易形成表面粗糙度增加，殘余堿不易去除。,堿性腐蝕機(jī)理,硅的堿性腐蝕減薄機(jī)理：,3）化學(xué)減薄的工藝過程,準(zhǔn)備工作,化學(xué)腐蝕,送檢驗(yàn),沖洗甩干,厚度分選,準(zhǔn)備工作：配腐蝕液、開通風(fēng)櫥、準(zhǔn)備沖洗水等。 厚度分選：25um分檔，比如，d和d+6um屬于兩個(gè)種類。 腐蝕過程：控制溫度、時(shí)間，腐蝕層一般1020um。 沖洗甩干：用大量水將硅片沖洗，并甩干。 送檢。,3. 硅片拋光的方法,1）機(jī)械拋光。 2）化學(xué)拋光。 3）化學(xué)機(jī)械拋光CMP技術(shù)。,1） 機(jī)械拋光,方法：拋光液的磨料對(duì)硅片表

9、面進(jìn)行機(jī)械摩擦，而實(shí)現(xiàn)對(duì)表面的拋光。 研磨漿組成：Al2O3、MgO、SiC等磨粒+水 優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：拋光速度快。 缺點(diǎn)：表面質(zhì)量不高，粗糙化、劃痕嚴(yán)重。 地位：最早期的硅片拋光技術(shù)，目前已經(jīng)被淘汰。,2） 化學(xué)拋光,方法：利用化學(xué)試劑對(duì)硅片表面進(jìn)行化學(xué)腐蝕，來進(jìn)行拋光，包括：液相、氣相腐蝕、電解拋光等。 缺點(diǎn)：不利于控制拋光速度和深度，不利于獲得大面積、高度平整度拋光面。 地位：可以進(jìn)行特種拋光，如小面積平整化，非規(guī)則表面拋光，而不利于大面積平整化的硅片拋光。,3） 化學(xué)機(jī)械拋光,方法：堿與表面的硅（氧化硅）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生產(chǎn)可溶性的硅酸鹽（Na2SiO3），再通過SiO2膠粒和拋光布

10、墊的機(jī)械摩擦進(jìn)行去除。 拋光過程包括：化學(xué)反應(yīng)-機(jī)械去除-再反應(yīng)-再去除是一種化學(xué)作用和機(jī)械作用相結(jié)合的拋光工藝。 優(yōu)點(diǎn)：包含了機(jī)械和化學(xué)拋光的雙重優(yōu)點(diǎn)。 地位：目前主流的硅片拋光工藝，也是唯一一種大面積平整化的拋光工藝。 我們主要介紹堿性SiO2CMP拋光,內(nèi)容回顧硅片研磨,硅片研磨之后的效果： 損傷層：大幅度減?。?0802030 m） 粗糙度：大幅度降低（30401020 m） 然而硅片的表面參數(shù)，仍待進(jìn)一步提高。 不斷減小的電子線寬，要求更低的粗糙度。 理想的硅片，要求消除損傷層。 拋光,拋光：實(shí)現(xiàn)100nm以下粗糙度，需要新的拋光原理。,思考：為何減小磨粒的研磨方式，無法實(shí)現(xiàn)高精度拋

11、光？,單位時(shí)間滾過的面積,粗糙區(qū),平整化,新粗糙化,粗糙區(qū)域和單晶平整區(qū)域的機(jī)械強(qiáng)度差別越大，最終加工出的表面越平整。,平整區(qū),研磨顆粒,理想拋光的必要條件,理想拋光的必要條件： 粗糙區(qū)域機(jī)械強(qiáng)度很差極易擦除。 平坦的單晶區(qū)機(jī)械強(qiáng)度足夠大不易擦除。 方案： 降低粗糙區(qū)域的機(jī)械強(qiáng)度 粗糙區(qū)硬度磨粒硬度單晶硬度 化學(xué)機(jī)械拋光CMP CMP: Chemical Mechanical polishing,研磨片,拋光片,4.3 硅片的化學(xué)機(jī)械拋光,1) 化學(xué)機(jī)械拋光簡介 2) 化學(xué)機(jī)械拋光的基本原理 3) 化學(xué)機(jī)械拋光的設(shè)備結(jié)構(gòu) 4) 化學(xué)機(jī)械拋光的工藝流程 5) 化學(xué)機(jī)械拋光的影響因素 6) 化學(xué)機(jī)

12、械拋光的效果評(píng)估,判斷工藝缺陷,1)化學(xué)機(jī)械拋光簡介,地位：是1965年提出的一種拋光方案，過程中兼有化學(xué)、機(jī)械作用的優(yōu)點(diǎn)，可以在較大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)極高的表面平整度，是目前唯一的大面積表面平坦化的拋光技術(shù)。 硅片拋光工藝：普遍采用堿性SiO2的化學(xué)機(jī)械拋光，可以在12、18英寸硅片上實(shí)現(xiàn)100納米以下的粗糙度。,CMP過程：拋光液中的堿與硅表層發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并生成較疏松的硅酸鹽(粘附在表層，阻礙深層反應(yīng))，再通過SiO2膠粒和拋光布?jí)|的機(jī)械摩擦而脫離表面，從而實(shí)現(xiàn)表層剝離。此過程反復(fù)進(jìn)行，從而對(duì)硅片逐層剝離，并實(shí)現(xiàn)對(duì)硅片的高精度拋光。 主要特點(diǎn)：化學(xué)反應(yīng)機(jī)械去除再反應(yīng)再去除是一種化學(xué)作用和機(jī)械作用

13、相結(jié)合的拋光工藝（二者互相控制）。 優(yōu)點(diǎn)：包含了機(jī)械、化學(xué)拋光的雙重優(yōu)點(diǎn)。,速度快,均勻性好,化學(xué)機(jī)械拋光示意圖,夾持頭,拋光液,硅片,拋光墊,陶瓷板,水路,拋光墊,拋光區(qū)示意圖,壓力,硅片,磨料,壓力,CMP主要技術(shù)指標(biāo),拋光液的組成與原理。 拋光墊材料結(jié)構(gòu)和溫度控制。 硅片的固定和運(yùn)動(dòng)方式。 拋光液的輸運(yùn)和溫度控制。 拋光底盤的運(yùn)動(dòng)和溫度控制。 拋光界面的穩(wěn)定性硅片運(yùn)動(dòng)平整，壓力均衡，拋光墊平整等。,2）化學(xué)機(jī)械拋光的原理,(1) 拋光液的組成和特點(diǎn) (2) 拋光墊的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn) (3) 拋光過程中的化學(xué)和機(jī)械作用 化學(xué)作用 機(jī)械作用,堿性SiO2拋光液,SiO2膠粒,(1) 拋光液的組成與

14、特點(diǎn),簡介：堿性SiO2拋光液，是均勻分散SiO2膠粒的乳白色膠體，成堿性，PH: 811。膠粒大小，PH大小等參數(shù)和型號(hào)有關(guān)。 組成：研磨劑(SiO2膠粒)、堿、去離子水、表面活性劑、氧化劑、穩(wěn)定劑等。 理想效果：在使用中，保持穩(wěn)定的膠體狀態(tài)，均勻分散(不團(tuán)聚)，有穩(wěn)定的腐蝕速率。 主要挑戰(zhàn)：腐蝕物顆粒混入，溫度升高，PH值不穩(wěn)定，腐蝕速率不穩(wěn)定等,各組分的作用,SiO2膠粒：機(jī)械摩擦和吸附腐蝕產(chǎn)物。 硬度適當(dāng)，擦除腐蝕產(chǎn)物，不破壞未腐蝕區(qū) 納米尺寸，20100nm（和拋光液型號(hào)有關(guān)）。 堿性：一般是有機(jī)堿類，比如有機(jī)胺類。 拋光中進(jìn)行腐蝕。 防止金屬離子K+、 Na+引入。 和某些金屬形成

15、絡(luò)合物，除去金屬。,氧化劑：用于加快腐蝕速率。表層的Si和堿反應(yīng)較慢，而SiO2和堿反應(yīng)較快，氧化劑可以將表層Si氧化，從而獲得較快腐蝕速度。 表面活性劑：分散不溶性顆粒，防止聚集沉淀?；钚詣┓肿右欢擞H顆粒，一端親溶劑，這樣活性劑分子包圍顆粒，而彼此互相排斥，從而顆粒易于被溶劑浸潤，不會(huì)凝聚。,油脂,表面活性劑分子,溶劑水,表面活性劑,親水,親油,排斥,拋光液的主要作用,拋光液的主要作用： 拋光腐蝕+研磨+吸附反應(yīng)物 潤滑作用 冷卻降溫 沖洗排渣,拋光液的主要參數(shù),拋光液的主要參數(shù)包括： SiO2膠粒形狀和硬度 SiO2膠粒平均尺寸粗糙度、摩擦力 拋光液的PH值腐蝕速率 拋光液分散的穩(wěn)定性拋光

16、中不團(tuán)聚 拋光液的純度金屬含量(Cu，Al，F(xiàn)e),2）拋光墊,材料：是一種具有一定彈性，而疏松多孔的材料，一般是聚氨酯類材料。 典型材料：聚氨酯發(fā)泡固化拋光墊 主要作用： 存儲(chǔ)和傳輸拋光液。 對(duì)硅片提供穩(wěn)定的壓力。 對(duì)硅片表面進(jìn)行機(jī)械摩擦。,聚氨酯拋光墊微觀結(jié)構(gòu),拋光墊整體結(jié)構(gòu),壓敏膠粘結(jié),底盤,高度平整表面,(3) 拋光中的化學(xué)和機(jī)械作用,化學(xué)作用： 堿對(duì)硅的腐蝕作用腐蝕速率 腐蝕物對(duì)金屬雜質(zhì)的吸附作用除污染 SiO2膠粒(小)對(duì)腐蝕物的吸附作用吸除 堿性的金屬絡(luò)合作用除污染 機(jī)械作用： SiO2膠粒(大)的摩擦作用 拋光墊的摩擦作用,擦除,a. 堿對(duì)硅的腐蝕作用 硅片表面是損傷層，存在非

17、單晶Si和SiO2薄層 Si+2OH-+H2O=SiO32-+H2 SiO2+2OH-=SiO32-+H2O b. 膠粒(小)的吸附作用 較小的SiO2膠粒具有較強(qiáng)的吸附作用，可以吸附腐蝕的產(chǎn)物，使其脫離硅片表面。 c. 堿的絡(luò)合作用 有機(jī)堿分子和某些重金屬反應(yīng)，生成絡(luò)合物,化學(xué)作用,機(jī)械作用,拋光墊和膠粒(大)的機(jī)械作用。 較大SiO2膠粒和拋光墊，對(duì)硅片表面有機(jī)械摩擦作用，從而使腐蝕出的產(chǎn)物脫離硅片表面，并最終去除。,CMP的去除過程,腐蝕,大膠粒摩擦,粘于表面,小膠粒吸附,脫離表面,剝離,拋光墊摩擦,化學(xué)、機(jī)械作用的關(guān)系,CMP中，化學(xué)與機(jī)械作用應(yīng)相匹配 化學(xué)作用腐蝕硅表面薄層。 機(jī)械作

18、用擦除的是被腐蝕的部分。 理想的拋光： 腐蝕速率=(擦除+吸附)速率=拋光速率 試思考：該如何控制拋光的精度？,高精密度獲得多步CMP拋光,粗拋光,細(xì)拋光,精拋光,最終拋光,去損傷層 15um,定點(diǎn)平坦化 干化學(xué)等離子刻蝕,去霧 1um,平坦化 5um,拋光精度控制原理,3) 設(shè)備種類與結(jié)構(gòu),主要設(shè)備種類： 有蠟單面拋光機(jī) 無蠟單面拋光機(jī) 無蠟雙面拋光機(jī),有蠟拋光：利用蠟將硅片的一面粘結(jié)固定在陶瓷板上，而對(duì)另一面進(jìn)行拋光 無蠟單面拋光：利用表面張力將硅片和載體板吸附在一起，再進(jìn)行拋光。 無蠟單面拋光：整體結(jié)構(gòu)類似研磨，上下磨盤，中間載體，載體中間的空隙用于防止硅片。,(1) 有蠟拋光： 優(yōu)點(diǎn)是

19、表面拋光效果較好， 缺點(diǎn)需要增加去蠟和清洗的工藝。 (2)無蠟拋光， 優(yōu)點(diǎn)是避免了蠟的污染， 缺點(diǎn)是拋光精度略有降低。 單面拋效果優(yōu)于雙面拋光。 大尺寸硅片多采用有蠟拋光，而無蠟拋光 適用于小尺寸硅片。,各種拋光的特點(diǎn)：,(1) 有蠟單面拋光機(jī),硅片的固定方式,蠟,陶瓷板,固定硅片流程,1. 加熱陶瓷板耐高溫 2. 在熱的陶瓷板上，噴涂(離心)蠟，使其融化，并均勻覆蓋。 3. 將硅片均勻按壓于蠟上，靜置。,(2) 無蠟單面拋光機(jī),襯墊,陶瓷板,襯板,水膜吸附,(3) 雙面硅片拋光機(jī),典型設(shè)備商：德國彼特沃爾特斯公司Peter Wolters 網(wǎng)址http:/www.peter-,底盤,冷卻系統(tǒng)

20、,載體的行星式運(yùn)動(dòng),硅片位置,4) 拋光的工藝步驟,拋前準(zhǔn)備,粗拋,厚度分選,粘片,精拋,取片,結(jié)束,1）拋光前準(zhǔn)備 a：動(dòng)力：電源、水壓、氣壓等 b：硅片裝載具 c：拋光布?jí)| d：拋光液 e：清洗設(shè)備 2）厚度分選與裝載,典型上機(jī)(有蠟)拋光,拋光過程中，是通過降低拋光液PH值，降低壓力，縮短拋光時(shí)間等手段，逐步獲得高精密的拋光表面。,4）取片 有蠟拋光： 將硅片和陶瓷板擦干凈，然后加熱，使蠟融化，然后用鑷子取下硅片。 無蠟拋光： 將硅片用水沖洗干凈，用吸筆將硅片取下，放入清洗池中。,理想的拋光的狀態(tài)速率,理想的拋光狀態(tài)：單位時(shí)間的腐蝕速率等于單位時(shí)間的去除速率，這就保證腐蝕的部分完全被去除

21、，而未腐蝕部分不被去除。 而去除包括機(jī)械擦除和靜電吸收兩部分。 如果： V1腐蝕速率；V2擦除速率；V3吸除速率 那么：V1=V2+V3=V（拋光速率）,而V2=BpKh(n1+n2); V3= Cqsdr 則： V=V1=V2+V3=BpKuh(n1+n2)+Cqsdr B: 摩擦因子 ；p:壓強(qiáng)； K:反應(yīng)速率； :摩擦系數(shù)；h:硬度； n:轉(zhuǎn)速； C:吸附常數(shù)； r:磨粒直徑；d:濃度；s比表面積； q:表面電荷密度 表達(dá)式意義：V2和摩擦有關(guān)，V3和研磨液的SiO2顆粒性質(zhì)有關(guān)。 可調(diào)整的拋光速率的因素：壓強(qiáng)p，反應(yīng)速率K（PH值相關(guān)），轉(zhuǎn)速n,拋光速率,磨削作用,腐蝕速率,PH值,溫

22、度,壓強(qiáng),轉(zhuǎn)速,SiO2純度尺寸硬度,拋光墊結(jié)構(gòu) 如彈性，負(fù)載能力等,5） 影響拋光速率的因素,(1) 拋光壓力 一般來說，壓力越大，拋光速率越快，但是壓力足夠大時(shí)，拋光速率會(huì)略微下降，原因是壓力大，拋光墊承載拋光液能力下降。 另外，壓力大易形成破片現(xiàn)象。所以，應(yīng)控制拋光的壓力。 控制原則：拋光時(shí)，拋光速率和效果并重，在保證拋光效果的前提下，希望提高拋光的速率，也就是說，效果第一，速率第二。,拋光壓力的分階段化控制,(2) 拋光溫度 溫度和反應(yīng)速率有關(guān)，溫度越高，則反應(yīng)速率越快，拋光溫度的選擇，滿足兩點(diǎn)要求： 方便加工，即不做額外控溫， 反應(yīng)速率不過快。 溫度一般在室溫2530左右。 事實(shí)上，

23、溫度和其它參數(shù)相關(guān)，比如反應(yīng)速率是溫度和PH值的函數(shù)，v=v(T,PH,)，因此，需要選擇室溫下合適的反應(yīng)速率，這就規(guī)定了PH值的范圍。,(3) PH值 一定溫度下，PH值越高，堿性越強(qiáng)，反應(yīng)速率越快，隨著粗拋到精拋，PH值逐漸降低。其選擇要滿足室溫下反應(yīng)速率的要求。 (為達(dá)到相同的反應(yīng)速率，可以取低PH值，室溫反應(yīng)，也可以采取較高PH值，在低溫反應(yīng))。 (4) 硅片晶體結(jié)構(gòu) 腐蝕速率和機(jī)械性能的各向異性，即和晶體取向有關(guān)。 原子面密度越大，越難拋光。Si（111）面最難拋光。（100）面最易拋光。,(5) 摩擦力f 表達(dá)式：f=p 其中，是摩擦系數(shù)，p是壓強(qiáng)大小 摩擦力越大，拋光速率會(huì)越大，

24、但是過大的摩擦力會(huì)增加表面劃痕碎片等損傷概率，摩擦發(fā)熱導(dǎo)致拋光液溫度升高，而影響腐蝕速率。因此應(yīng)選擇合適的摩擦力大小。 摩擦力大小的因素：硅片表面粗糙度、拋光墊的表面粗糙度，研磨漿負(fù)載能力，SiO2狀況（顆粒大小和表面形狀等）、拋光液的濃度，研磨的轉(zhuǎn)速等等。 摩擦力的調(diào)節(jié)方法：可以通過壓強(qiáng)的大小，轉(zhuǎn)速大小來調(diào)節(jié)。,與CMP相關(guān)的主要參數(shù)： (1) 溫度 (2) PH值 (3) 壓力 (4) 摩擦力（和拋光墊和硅片表面結(jié)構(gòu)、SiO2尺寸分布、轉(zhuǎn)速、流量等有關(guān)，過程中通過壓力來調(diào)節(jié)） (5) 轉(zhuǎn)速 (6) 拋光液流量 總之，拋光時(shí)要兼顧拋光速率和拋光效果兩個(gè)方面，各個(gè)參數(shù)應(yīng)當(dāng)互相匹配，隨著從粗拋到

25、精拋，拋光速率逐漸下降，采取的措施是：降低PH值，（即降低反應(yīng)速率）減小壓力，降低轉(zhuǎn)速等等。 不能片面追求拋光速率，而不顧拋光質(zhì)量。,總結(jié),6） 拋光的效果評(píng)估,(1) 幾何特征 (2) 表面性能 (3) 熱氧化缺陷,(1) 幾何特征 在硅片的不同的點(diǎn)上，硅片厚度的一致性和平整性，主要側(cè)重于硅片的體性能。 影響因素：硅片厚度分選，拋光時(shí)硅片轉(zhuǎn)動(dòng)的平面化程度，比如硅片進(jìn)行非水平面轉(zhuǎn)動(dòng)，拋光表面易彎曲。 厚度一致的表征參數(shù)：TTV=Tmax-Tmin 平整性表征參數(shù)：全局、局部平整度。,Tmax,Tmin,(2) 硅片的表面特征 崩邊、缺口、裂紋：機(jī)械運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定造成，可以改進(jìn)設(shè)備完全消除。 劃痕：

26、機(jī)械摩擦造成，比如SiO2外形粗糙，存在尖銳邊緣。 橘皮：大面積的凸起小丘，形成原因是，腐蝕速率過慢，而小于摩擦去除的速率。 霧：大面積的小的凹陷坑，是腐蝕速率過快形成。,(3) 硅片的熱氧化缺陷 熱氧化缺陷指，拋光片在熱氧化以后可以看到的缺陷。,典型拋光缺陷分析,(1) 橘皮出現(xiàn)原因 (2) 霧的出現(xiàn)原因,化學(xué)腐蝕和機(jī)械摩擦的作用,化學(xué)腐蝕：深層腐蝕，傾向先形成小尺寸凹坑，然后凹坑擴(kuò)大并連接，最終擴(kuò)大為腐蝕凹面。 機(jī)械摩擦：拋光墊的平面性摩擦，和較大SiO2膠粒的摩擦。,橘皮,橘皮：大量的不規(guī)則的小丘狀突起。 產(chǎn)生原因：機(jī)械作用過快，大于腐蝕速率。V機(jī)械V腐蝕 拋光工藝改善方案： 提高PH值， 降低轉(zhuǎn)速 降低壓力,霧,霧：大量不規(guī)則的