化学机械抛光液行业研究 一、行业的界定与分类 (2) （一）化学机械抛光 (2) 1、化学机械抛光概念 (2) 2、CMP工艺的基本原理 (2) 3、CMP技术所采用的设备及消耗品 (2) 4、CMP过程 (2) 5、CMP技术的优势 (2) （二）化学机械抛光液 (3) 1、化学机械抛光液概念 (3) 2、化学机械抛光液的组成 (3) 3、化学机械抛光液的分类 (3) 4、CMP过程中对抛光液性能的要求 (3) （三）化学机械抛光液的应用领域 (3) 二、原材料供应商 (3) 三、化学机械抛光液行业现状 (4) （一）抛光液行业现状 (4) 1、国际市场主要抛光液企业分析 (4) 2、我国抛光液行业运行环境分析 (4) 3、我国抛光液行业现状分析 (5) 4、我国抛光液行业重点企业竞争分析 (5) （二）抛光液行业发展趋势 (5) （三）抛光液行业发展的问题 (5) 四、需求商 (5) （一）半导体硅材料 (6) 1、电子信息产业介绍 (6) 2、半导体硅材料的简单介绍 (6) （二）分立器件行业 (7) （三）抛光片 (8)
化学机械抛光液行业研究 一、行业的界定与分类 （一）化学机械抛光 1、化学机械抛光概念 化学机械抛光（英语：Chemical-Mechanical Polishing，缩写CMP），又称化学机械平坦化（英语：Chemical-Mechanical Planarization），是半导体器件制造工艺中的一种技术，用来对正在加工中的或其它材料进行处理。 2、CMP工艺的基本原理 基本原理是将待抛光工件在一定的下压力及抛光液(由超细颗粒、化学氧化剂和液体介质组成的混合液)的存在下相对于一个抛光垫作旋转运动,借助磨粒的机械磨削及化学氧化剂的腐蚀作用来完成对工件表面的材料去除,并获得光洁表面。 3、CMP技术所采用的设备及消耗品 主要包括，抛光机、抛光液、抛光垫、后CMP清洗设备、抛光终点检测及工艺控制设备、废物处理和检测设备等，其中抛光液和抛光垫为消耗品。 4、CMP过程 过程主要有抛光、后清洗和计量测量等部分组成，抛光机、抛光液和抛光垫是CMP工艺的3大关键要素，其性能和相互匹配决定CMP能达到的表面平整水平。 5、CMP技术的优势 最初半导体基片大多采用机械抛光的平整方法,但得到的表面损伤极其严重，基于淀积技术的选择淀积、溅射玻璃SOG(spin-on-glass)、低压CV D(chemicalvaporde-posit)、等离子体增强CVD、偏压溅射和属于结构的溅射后回腐蚀、热回流、淀积-腐蚀-淀积等方法也曾在IC工艺中获得应用,但均属局部平面化技术,其平坦化能力从几微米到几十微米不等,不能满足特征尺寸在μm 以下的全局平面化要求。1991年IBM首次将化学机械抛光技术成功应用到
化学机械抛光液（CMP）氧化铝抛光液具体添加剂 摘要：本文首先定义并介绍CMP工艺的基本工作原理，然后，通过介绍CMP系统，从工艺设备角度定性分析了解CMP的工作过程，通过介绍分析CMP工艺参数，对CMP作定量了解。在文献精度中，介绍了一个SiO2的CMP平均磨除速率模型，其中考虑了磨粒尺寸，浓度，分布，研磨液流速，抛光势地形，材料性能。经过实验，得到的实验结果与模型比较吻合。MRR 模型可用于CMP模拟，CMP过程参数最佳化以及下一代CMP设备的研发。最后，通过对VLSI 制造技术的课程回顾，归纳了课程收获，总结了课程感悟。 关键词：CMP、研磨液、平均磨除速率、设备 Abstract：This article first defined and introduces the basic working principle of the CMP process, and then, by introducing the CMP system, from the perspective of process equipment qualitative analysis to understand the working process of the CMP, and by introducing the CMP process parameters, make quantitative understanding on CMP.In literature precision, introduce a CMP model of SiO2, which takes into account the particle size, concentration, distribution of grinding fluid velocity, polishing potential terrain, material performance.After test, the experiment result compared with the model.MRR model can be used in the CMP simulation, CMP process parameter optimization as well as the next generation of CMP equipment research and development.Through the review of VLSI manufacturing technology course, finally sums up the course, summed up the course. Key word: CMP、slumry、MRRs、device 1.前言 随着半导体工业飞速发展，电子器件尺寸缩小，要求晶片表面平整度达到纳米级。传统的平坦化技术，仅仅能够实现局部平坦化，但是当最小特征尺寸达到
CMP Slurry的蜕与进 岳飞曾说：“阵而后战，兵法之常，运用之妙，存乎一心。”意思是说，摆好阵势以后出战，这是打仗的常规，但运用的巧妙灵活，全在于善于思考。正是凭此理念，岳飞打破了宋朝对辽、金作战讲究布阵而非灵活变通的通病，屡建战功。如果把化学机械抛光(CMP，Chemical Mechanical Polishing)的全套工艺比作打仗用兵，那么CMP工艺中的耗材，特别是slurry的选择无疑是“运用之妙”的关键所在。 “越来越平”的IC制造 2006年，托马斯?弗里德曼的专著《世界是平的》论述了世界的“平坦化”大趋势，迅速地把哥伦布苦心经营的理论“推到一边”。对于IC制造来说，“平坦化”则源于上世纪80年代中期CMP技术的出现。 CMP工艺的基本原理是将待抛光的硅片在一定的下压力及slurry（由超细颗粒、化学氧化剂和液体介质组成的混合液）的存在下相对于一个抛光垫作旋转运动，借助磨粒的机械磨削及化学氧化剂的腐蚀作用来完成对工件表面材料的去除，并获得光洁表面（图1）。 1988年IBM开始将CMP工艺用于4M DRAM器件的制造，之后各种逻辑电路和存储器件以不同的发展规模走向CMP。CMP将纳M粒子的研磨作用与氧化剂的化学作用有机地结合起来，满足了特征尺寸在0.35μm以下的全局平坦化要求。目前，CMP技术已成为几乎公认的惟一的全局平坦化技术，其应用范围正日益扩大。 目前，CMP技术已经发展成以化学机械抛光机为主体，集在线检测、终点检测、清洗等技术于一体的CMP技术，是集成电路向微细化、多层化、薄型化、平坦化工艺发展的产物。同时也是晶圆由200mm向300mm乃至更大直径过渡、提高生产率、降低制造成本、衬底全局平坦化所必需的工艺技术。 Slurry的发展与蜕变 “CMP技术非常复杂，牵涉众多的设备、耗材、工艺等，可以说CMP本身代表了半导体产业的众多挑战。”安集微电子的CEO王淑敏博士说，“主要的挑战是影响CMP工艺和制程的诸多变量，而且这些变量之间的关系错综复杂。其次是CMP的应用范围广，几乎每一关键层都要求用到CMP进行平坦化。不同应用中的研磨过程各有差异，往往一个微小的机台参数或耗材的变化就会带来完全不同的结果，slurry的选择也因此成为CMP工艺的关键之一。” CMP技术所采用的设备及消耗品包括：抛光机、slurry、抛光垫、后CMP清洗设备、抛光终点检测及工艺控制设备、废物处理和检测设备等。其中slurry和抛光垫为消耗品。Praxair的研发总监黄丕成博士介绍说，一个完整的CMP工CM和抛光垫是slurry艺主要由抛光、后清洗和计量测量等部分组成。抛光机、．P工艺的3大关键要素，其性能和相互匹配决定CMP能达到的表面平整水平（图2）。
石材抛光配方参考，工艺流程及抛光原理探讨大理石抛光是大理石护理晶面处理的前一道工艺流程或石材光板加工的最后一道程序。是如今大理石护理的最重要的工艺流程之一。目前大理石抛光工艺已经很成熟了，但是关于大理石抛光原料方面，基本还处于假说阶段，积极地开展这方面的研究, 对于我们正确地认识抛光过程, 掌握抛光实质, 从而改善抛光工艺, 提高抛光质量和抛光效率具有重大的理论意义与实践意义。 禾川化学是一家专业从事精细化学品分析、研发的公司，具有丰富的分析研发经验，经过多年的技术积累，可以运用尖端的科学仪器、完善的标准图谱库、强大原材料库，彻底解决众多化工企业生产研发过程中遇到的难题，利用其八大服务优势，最终实现企业产品性能改进及新产品研发。 样品分析检测流程：样品确认—物理表征前处理—大型仪器分析—工程师解谱—分析结果验证—后续技术服务。有任何配方技术难题，可即刻联系禾川化学技术团队，我们将为企业提供一站式配方技术解决方案！ 1、石材抛光工艺过程和原理 对不同材质的大理石, 采用抛光方法也有所不同, 总结起来大致可分为四类： 1.1、毛毡一α-氧化铝抛光法 抛光过程：毛毡一α-氧化铝抛光是干法抛光。嵌陷在毛毡表层的磨粒, 对板面进行冲撞、滑擦、滚压作用。在这些机械力作用下,通过材料的去除和塑变, 使板面凸凹处趋于平整。抛光初始时洒在板面上的少量水, 使得磨粒分布均匀, 易于嵌陷在毛毡上。抛光开始后, 由于热作用使温度升高, 水份开始蒸发, 水蒸汽是表面活化剂, 对降低表层的强度, 增加微凸休的活化能起一定作用。
抛光原理：毛毡一α-氧化铝抛光是机械, 热物理和化学作用的联合作用过程。其中机械, 热物理作用占主导地位。抛光面是一塑性变形层。该表层内晶粒大小基木不变，表层上存在吸附层, 吸附层不仅有空气, 水蒸汽的吸附物, 还吸附有磨料、磨屑及沾染物。 1.2、磨块抛光法 抛光过程：主要采用M1或M1.5白刚玉磨块和金刚石磨块抛光，抛光过程中机械作用主要为冲撞、滑擦。化学吸附作用除与毛毡一α-氧化铝抛光类似外, 还存在对高分子化合物的吸附。其余作用过程现象与毛毡一α-氧化铝类似。 抛光原理：抛光过程是机械, 热物理和化学作用的联合作用过程。抛光面是一塑性变形层； 1.3、毛毡一草酸抛光法 毛毡一草酸抛光是水抛光, 抛光过程中必须供给适当的水量。供水的目的主要是调节溶掖的PH值, 使在适宜的酸性溶液中实施最有利的抛光。抛光中的化学作用主要是草酸溶液与碳酸盐岩的溶解反应。机械作用为毛毡对板面的磨擦作用, 使得草酸盐被清除, 同时还由于磨擦时产生的热里, 增加了络液的活性, 促进俗解反应进行。 抛光时伴随有吸附过程, 由于毛毡的磨擦作用, 使吸附层不断去除和形成。 毛毡一草酸抛光是机械, 热物理和化学作用的联合作用过程。化学作用占主要地位。 抛光而日吸附有草酸根离子和草酸钙（有机赘合物）薄层。此薄层（光泽膜）主要为草酸钙所组成。薄层的均匀性与溶液的PH值有关。 1.4、磨块一草酸抛光法
化学机械抛光液（CMP）氧化铝抛光液 一、行业的界定与分类 (2) （一）化学机械抛光 (2) 1、化学机械抛光概念 (2) 2、CMP工艺的基本原理 (2) 3、CMP技术所采用的设备及消耗品 (2) 4、CMP过程 (2) 5、CMP技术的优势 (2) （二）化学机械抛光液 (3) 1、化学机械抛光液概念 (3) 2、化学机械抛光液的组成 (3) 3、化学机械抛光液的分类 (3) 4、CMP过程中对抛光液性能的要求 (3) （三）化学机械抛光液的应用领域 (3) 二、原材料供应商 (4) 三、化学机械抛光液行业现状 (4) （一）抛光液行业现状 (4) 1、国际市场主要抛光液企业分析 (4) 2、我国抛光液行业运行环境分析 (4) 3、我国抛光液行业现状分析 (5) 4、我国抛光液行业重点企业竞争分析 (5) （二）抛光液行业发展趋势 (5) （三）抛光液行业发展的问题 (5) 四、需求商 (6) （一）半导体硅材料 (6) 1、电子信息产业介绍 (6) 2、半导体硅材料的简单介绍 (6) （二）分立器件行业 (7) （三）抛光片 (8)
化学机械抛光液行业研究 一、行业的界定与分类 （一）化学机械抛光 1、化学机械抛光概念 化学机械抛光（英语：Chemical-Mechanical Polishing，缩写CMP），又称化学机械平坦化（英语：Chemical-Mechanical Planarization），是半导体器件制造工艺中的一种技术，用来对正在加工中的硅片或其它衬底材料进行平坦化处理。 2、CMP工艺的基本原理 基本原理是将待抛光工件在一定的下压力及抛光液(由超细颗粒、化学氧化剂和液体介质组成的混合液)的存在下相对于一个抛光垫作旋转运动,借助磨粒的机械磨削及化学氧化剂的腐蚀作用来完成对工件表面的材料去除,并获得光洁表面。 3、CMP技术所采用的设备及消耗品 主要包括，抛光机、抛光液、抛光垫、后CMP清洗设备、抛光终点检测及工艺控制设备、废物处理和检测设备等，其中抛光液和抛光垫为消耗品。 4、CMP过程 过程主要有抛光、后清洗和计量测量等部分组成，抛光机、抛光液和抛光垫是CMP工艺的3大关键要素，其性能和相互匹配决定CMP能达到的表面平整水平。 5、CMP技术的优势 最初半导体基片大多采用机械抛光的平整方法,但得到的表面损伤极其严重，基于淀积技术的选择淀积、溅射玻璃SOG(spin-on-glass)、低压CV D(chemicalvaporde-posit)、等离子体增强CVD、偏压溅射和属于结构的溅射后回腐蚀、热回流、淀积-腐蚀-淀积等方法也曾在IC工艺中获得应用,但均属局部平面化技术,其平坦化能力从几微米到几十微米不等,不能满足特征尺寸在
? 325 ? 新型表面活性剂对低磨料铜化学机械抛光液性能的影响 李炎1，刘玉岭1, *，李洪波1, 2，唐继英1，樊世燕1，闫辰奇1，张金1 （1.河北工业大学微电子研究所，天津 300130；2.河北联合大学信息工程学院，河北 唐山 063000） 摘要：介绍了一种用于铜膜化学机械抛光的多元胺醇型非离子表面活性剂。研究了该表面活性剂对抛光液表面张力、黏度、粒径、抛光速率和抛光后铜的表面状态的影响。抛光液的基本组成和工艺条件为：SiO 2 0.5%，H 2O 2 0.5%，FA/OII 型螯合剂5%(以上均为体积分数)，工作压力2 psi ，抛头转速60 r/min ，抛盘转速65 r/min ，抛光液流量150 mL/min ，抛光时间3 min ，抛光温度21 °C 。结果表明，微量表面活性剂的加入能显著降低抛光液的表面张力并大幅提高抛光液的稳定性，但对静置24 h 后抛光液黏度的影响不大。表面活性剂含量为0% ~ 2%时，随其含量增大，化学机械抛光速率减小，抛光面的粗糙度降低。 关键词：铜；化学机械抛光；非离子表面活性剂；表面张力；黏度；粒径 中图分类号：TN43; TN47 文献标志码：A 文章编号：1004 – 227X (2014) 08 – 0325 – 05 Effect of a novel surfactant on performance of chemical-mechanical polishing solution used for copper with low abrasive content // LI Yan, LIU Yu-ling*, LI Hong-bo, TANG Ji-ying, FAN Shi-yan, YAN Chen-qi, ZHANG Jin Abstract: A kind of multiple amino alcohol nonionic surfactant applied to the chemical-mechanical polishing of copper film was introduced. The effect of the surfactant on the surface tension, viscosity, particle size, and polishing rate of polishing solution and the surface state of polished copper were studied. The basic composition of polishing solution and process parameters are as follows: SiO 2 0.5vol%, H 2O 2 0.5vol%, FA/OII chelating agent 5vol%, working press 2 psi, rotation rate of polishing head 60 r/min, rotation rate of polishing disc 65 r/min, flow rate of polishing solution 150 mL/min, polishing time 3 min, and polishing temperature 21 °C. The results showed that the addition of a trace amount of surfactant can reduce the surface tension and improve the stability of polishing solution markedly, but has 收稿日期：2013–11–18 修回日期：2014–02–28 基金项目：国家中长期科技发展规划02科技重大专项（2009ZX02308）；河北省自然科学基金（E2013202247）；河北省自然科学基金（F2012202094）；河北省教育厅基金（2011128）。 作者简介：李炎（1986–），男，河北廊坊人，在读博士研究生，主要从事微电子技术与材料方面的研究。 通信作者：刘玉岭，教授，(E-mail) lyl@https://www.doczj.com/doc/472537382.html, 。 slight impact on the viscosity of polishing solution after storage for 24 h. The chemical-mechanical polishing rate as well as the roughness of polished surface are reduced with the increasing of surfactant content in the range of 0%-2%. Keywords: copper; chemical-mechanical polishing; nonionic surfactant; surface tension; viscosity; particle size First-author’s address: Institute of Microelectronic Technique and Materials, Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China 以集成电路(IC )为核心的微电子技术是现代信息社会的基石，目前已进入极大规模(GLSI )阶段，单个芯片上集成元器件已达数十亿。化学机械抛光(CMP )技术是目前唯一能实现多层铜布线全局平坦化的技术。铜的CMP 技术作为GLSI 制备的核心技术之一，随特征尺寸的进一步缩小，表面加工精度和难度增大，铜的CMP 愈显重要[1-3]。含非离子表面活性剂的低磨料碱性抛光液，同时具有浆料成分简单，不含有毒物质，抛光后表面损伤小、粗糙度低、非均匀性好，成本低等优点。微电子工业用表面活性剂以其特有的降低表面张力特性、分散悬浮及渗透消泡等作用，能够大幅提高CMP 后铜膜的表面质量，已经成为减少表面划伤、缺陷和污染的不可或缺的添加剂[4-5]。本文主要针对表面活性剂对抛光液物理化学性能的影响，论述其对铜CMP 所产生的重大作用。 1 实验 1. 1 抛光工艺 以直径76.2 mm (3″)、厚约600 μm 的铜片为基材，CMP 过程采用E460E 型抛光机(法国Alpsitec )，抛光液采用0.5%(体积分数，下同)H 2O 2作氧化剂，0.5%纳米SiO 2溶胶作研磨料，螯合剂采用FA/OII 型螯合剂(体积分数5%)，表面活性剂为多元胺醇型非离子表面活性剂，螯合剂和表面活性剂均由河北工业大学微电子所研发[6-7]。CMP 的主要工艺参数为：工作压力2 psi ，抛头转速(r 1)60 r/min ，抛盘转速(r 2) 65 r/min ，抛光液
化学机械抛光液配方组成，抛光原理及工艺导读：本文详细介绍了化学机械抛光液的研究背景，机理，技术，配方等，需要注意的是，本文中所列出配方表数据经过修改，如需要更详细的内容，请与我们的技术工程师联系。 禾川化学专业从事化学机械抛光液成分分析，配方还原，研发外包服务，提供一站式化学机械抛光液配方技术解决方案。 1.背景 基于全球经济的快速发展，IC技术（Integrated circuit, 即集成电路）已经渗透到国防建设和国民经济发展的各个领域，成为世界第一大产业。IC 所用的材料主要是硅和砷化镓等,全球90%以上IC 都采用硅片。随着半导体工业的飞速发展，一方面，为了增大芯片产量，降低单元制造成本，要求硅片的直径不断增大；另一方面，为了提高IC 的集成度，要求硅片的刻线宽度越来越细。半导体硅片抛光工艺是衔接材料与器件制备的边沿工艺，它极大地影响着材料和器件的成品率，并肩负消除前加工表面损伤沾污以及控制诱生二次缺陷和杂质的双重任务。在特定的抛光设备条件下，硅片抛光效果取决于抛光剂及其抛光工艺技术。 禾川化学技术团队具有丰富的分析研发经验，经过多年的技术积累，可以运用尖端的科学仪器、完善的标准图谱库、强大原材料库，彻底解决众多化工企业生产研发过程中遇到的难题，利用其八大服务优势，最终实现企业产品性能改进及新产品研发。 样品分析检测流程：样品确认—物理表征前处理—大型仪器分析—工程师解谱—分析结果验证—后续技术服务。有任何配方技术难题，可即刻联系禾川
化学技术团队，我们将为企业提供一站式配方技术解决方案！ 2.硅片抛光技术的研究进展 20世纪60年代中期前，半导体抛光还大都沿用机械抛光，如氧化镁、氧化锆、氧化铬等方法，得到的镜面表面损伤极其严重。1965年Walsh和Herzog 提出SiO2溶胶-凝胶抛光后，以氢氧化钠为介质的碱性二氧化硅抛光技术就逐渐代替旧方法，国内外以二氧化硅溶胶为基础研究开发了品种繁多的抛光材料。 随着电子产品表面质量要求的不断提高, 表面平坦化加工技术也在不断发展，基于淀积技术的选择淀积、溅射玻璃SOG( spin-on-glass) 、低压CVD( chemical vapor deposit) 、等离子体增强CVD、偏压溅射和属于结构的溅射后回腐蚀、热回流、淀积-腐蚀-淀积等方法也曾在IC艺中获得应用, 但均属局部平面化技术,其平坦化能力从几微米到几十微米不等, 不能满足特征尺寸在0. 35 μm 以下的全局平面化要求。 1991 年IBM 首次将化学机械抛光技术( chemical mechanical polishing , 简称CMP)成功应用到64 Mb DRAM 的生产中, 之后各种逻辑电路和存储器以不同的发展规模走向CMP, CMP 将纳米粒子的研磨作用与氧化剂的化学作用有机地结合起来, 满足了特征尺寸在0. 35微米以下的全局平面化要求。CMP 可以引人注目地得到用其他任何CMP 可以引人注目地得到用其他任何平面化加工不能得到的低的表面形貌变化。目前, 化学机械抛光技术已成为几乎公认为惟一的全局平面化技术，逐渐用于大规模集成电路(LSI) 和超大规模集成电路(ULSI) ，可进一步提高硅片表面质量，减少表面缺陷。
孔洞和Te原子在快速可逆相变过程中起重要作用 日前Gartner发布的2017年全球半导体市场初步统计显示，三星去年在全球半导体市场的份额达到14.6%，首次超越英特尔公司成为全球最大芯片制造商。去年全球半导体收入为4197亿美元，同比增长22.2%。供应不足局面推动存储芯片收入增长64%，它在半导体总收入中的占比达到31%。除了三星首度登上全球第一大半导体厂，SK海力士跃居全球第3，美光排名也跃升至第4位。供应不足引发的价格上涨成为了推动存储芯片收入增长的关键动力。 在半导体存储器中，市场主导的三种存储器技术为动态随机存储器(DRAM)、闪存(Flash)和静态随机存储器(SRAM)。随着工艺技术节点推进至45nm 以下，目前这三种存储器技术都已经接近各自的基本物理极限，DRAM的进一步发展对光刻精度提出了巨大挑战；Flash中电容变得异常的高和薄，为了延伸进一步提升密度，Flash 的栅介质必须选用高k值的材料；而SRAM 则随着工艺的演进开始面临信噪比和故障率方面的挑战。 相变存储器就是基于O v s h i n s k y效应的元件，被命名为O v s h i n s k y电效应统一存储器.(O v s h i n s k y [3]首次描述了基于相变理论的存储器，材料在非晶态—晶态—非晶态相变过程中，其非晶态和晶态呈现不同的光学和电学特性，因此可以用非晶态代表“0”，晶态代表“1”实现信息存储，这被称为O v s h i n s k y电子效应。) 相变存储器利用电能（热量）使相变材料在晶态（低阻）与非晶态（高阻）之间相互转换，实现信息的读取、写入和擦除，工作原理是将数据的写入和读取分为3个过程——分别是“设置（Set ）”、“重置（Res et ）”和“读取（Re ad）”。“Se t”过程就是施加一个宽而低的脉冲电流于相变材料上，使其温度升高到晶化温度T x以上、熔点温度T m以下，相变材料形核并结晶，此时相变材料的电阻较低，代表数据“1”。“R e s e t”过程就是施加一个窄而强的脉冲电流于相变材料上，使其温度升高到熔点温度T m以上，随后经过一个快速冷却的淬火过程（降温速率＞ 109K / s），相变材料从晶态转变成为非晶态，此时相变材料的电阻很高，代表数据“0”。“Re ad”过程则是在器件2端施加低电压，如果存储的数据是“0”，那么器件的电阻较高，因而产生的电流较小，所以系统检测到较小的电流回馈时就判断是数据“0”；如果存储的数据是“1”，那么器件的电阻较低，因而产生的电流较大，所以系统检测到较大的电流回馈时就判断是数据“1” 早期的相变存储材料由于结晶时会发生相变分离等原因，晶速率较慢（约微秒量级），如碲（T e）基合金，而到20世 纪80年代初，科研人员发现了一批具有高速相变能力、晶态和非晶态具有明显光学性质差异的相变材料,其中G e - S b - T e体系是最成熟的相变材料，G e -S b - T e合金结晶速度快，因此写入和擦除速度都非常快，能够满足高速存储性能的要求，由I n t e l和意法半导体（STMicroelectronics）组建的恒忆（Numo n yx）公司开发的相变存储器（图2）就基于Ge-Sb-Te合金 相变材料在非晶态和晶态之间的纳秒级相变导致的电阻巨大差异是相变存储器的进行数据储存的重要依据。虽然很多材料在固态时都具有多重相态，但并不是所有的这些材料都具备相变材料的特征。首先，材料在非晶态与晶态之间的电阻差异要大，才可以满足相变存储器的数据储存要求，比如王国祥[9]测量了Ge-Sb-Te薄膜的电阻，从GST薄膜的R-T曲线（图4）可以看到，非晶态- f c c - h e x的两个转变温度分别为168℃和约300℃，非晶与h e x结构的薄膜电阻率相差约为6个数量级，非晶与f c c结构则相差4个数量级,这样的电阻差异就能够满足存储要求；其次，材料的结晶速度要很快（纳秒级），且相变前后材料的体积变化要小，晶态和非晶态可循环次数高，以保证数据能够高速重复写入，这就意味着用作存储材料可以获得更快的操作速度；最后对材料的热稳定性也有一定要求，结晶温度足够高，材料的热稳定性会好，以保证相变存储器可以在较高的温度下工作，数据才能够保存足够长时间，但是结晶温度过高也会带来负面影响，比如需要更高的操作电压或电流等。 首先，在相变存储单元中，选通器件（MOS 晶体管或二极管）的驱动能力是有限的（0.5 mA/m），而器件RESET 操作固有的能耗决定了器件的能量效率，因此我们需要降低相变材料层中有效相变区域的非晶化电流，以降低器件操作驱动的难度，有效降低器件的操作功耗；其次，GST 材料本身的结晶温度过低，造成了材料的非晶态热稳定性较差的问题，使GST 材
化学机械抛光(CMP)技术的发展、应用及存在问题 雷红 雒建斌 马俊杰 (清华大学摩擦学国家重点实验室 北京 100084) 摘要:在亚微米半导体制造中,器件互连结构的平坦化正越来越广泛采用化学机械抛光(C MP)技术,这几乎是目前唯一的可以提供在整个硅圆晶片上全面平坦化的工艺技术。本文综述了化学机械抛光的基本工作原理、发展状况及存在问题。 关键词:C MP 设备 研浆 平面化技术 Advances and Problems on Chemical Mechanical Polishing Lei Hong Luo Jianbin Ma J unjie (T he S tate K ey Lab oratery of T rib ology,Tsinghua University100084) Abstract:Chemical mechanical polishing(C MP)has become widely accepted for the planarization of device interconnect structures in deep submicron semiconductor manu facturing1At present,it is the only technique kn own to provide global planarization within the wh ole wafers1The progress and problem of C MP are reviewed in the paper1 K eyw ords:CMP Equipment Slurry Planarization 1 C MP的发展、应用 随着半导体工业沿着摩尔定律的曲线急速下降,驱使加工工艺向着更高的电流密度、更高的时钟频率和更多的互联层转移。由于器件尺寸的缩小、光学光刻设备焦深的减小,要求片子表面可接受的分辨率的平整度达到纳米级[1]。传统的平面化技术如基于淀积技术的选择淀积、溅射玻璃S OG、低压C VD、等离子体增强C VD、偏压溅射和属于结构的溅射后回腐蚀、热回流、淀积—腐蚀—淀积等,这些技术在IC工艺中都曾获得应用。但是,它们虽然也能提供“光滑”的表面,却都是局部平面化技术,不能做到全局平面化。目前,已被公认的是,对于最小特征尺寸在0135μm及以下的器件,必须进行全局平面化,为此必须发展新的全局平面化技术。 90年代兴起的新型化学机械抛光(Chem ical M echanical P olishing,简称C MP)技术则从加工性能和速度上同时满足了圆片图形加工的要求。C MP技术是机械削磨和化学腐蚀的组合技术,它借助超微粒子的研磨作用以及浆料的化学腐蚀作用在被研磨的介质表面上形成光洁平坦表面[2、3]。C MP技术对于器件制造具有以下优点[1]: (1)片子平面的总体平面度:C MP工艺可补偿亚微米光刻中步进机大像场的线焦深不足。 (2)改善金属台阶覆盖及其相关的可靠性:C MP 工艺显著地提高了芯片测试中的圆片成品率。 (3)使更小的芯片尺寸增加层数成为可能:C MP 技术允许所形成的器件具有更高的纵横比。 因而,自从1991年美国I BM公司首先将C MP工艺用于64Mb DRAM的生产中之后,该技术便顺利而迅速地在各种会议和研究报告中传播,并逐步进入工业化生产[4、5]。目前美国是C MP最大的市场,它偏重于多层器件,欧洲正在把C MP引入生产线,而日本和亚太地区将显著增长,绝大多数的半导体厂家采用了金属C MP,而且有能力发展第二代金属C MP工艺。据报道[6],1996年日本最大十家IC制造厂家中,有七家在生产0135μm器件时使用了C MP平坦化工艺,韩国和台湾也已开始C MP在内的亚微米技术。近年来,C MP发展迅猛,在过去三年中,化学机械抛光设备的需求量已增长了三倍,并且在今后的几年内,预计C MP设备市场仍将以60%的增长幅度上升。C MP 技术成为最好也是唯一的可以提供在整个硅圆晶片上全面平坦化的工艺技术,C MP技术的进步已直接影响着集成电路技术的发展。 C MP的研究开发工作已从以美国为主的联合体SE M ATECH发展到全球,如欧洲联合体J ESSI,法国研究公司LETI和C NET,德国Fraunhofer研究所等[7],日本和亚洲其它国家和地区如韩国、台湾等也在加速研究与开发,并呈现出高竞争势头。并且研究从居主导地位的半导体大公司厂家的工艺开发实验室正扩展到设备和材料供应厂家的生产发展实验室。 C MP技术的应用也将从半导体工业中的层间介质(I LD),绝缘体,导体,镶嵌金属W、Al、Cu、Au,多晶硅,硅氧化物沟道等的平面化[8],拓展到薄膜存贮磁盘,微电子机械系统(MFMS),陶瓷,磁头,机械磨具,精密阀门,光学玻璃,金属材料等表面加工领域。
化学机械抛光工艺（CMP） 摘要：本文首先定义并介绍CMP工艺的基本工作原理，然后，通过介绍CMP系统，从工艺设备角度定性分析了解CMP的工作过程，通过介绍分析CMP工艺参数，对CMP作定量了解。在文献精度中，介绍了一个SiO2的CMP平均磨除速率模型，其中考虑了磨粒尺寸，浓度，分布，研磨液流速，抛光势地形，材料性能。经过实验，得到的实验结果与模型比较吻合。MRR 模型可用于CMP模拟，CMP过程参数最佳化以及下一代CMP设备的研发。最后，通过对VLSI 制造技术的课程回顾，归纳了课程收获，总结了课程感悟。 关键词：CMP、研磨液、平均磨除速率、设备 Abstract：This article first defined and introduces the basic working principle of the CMP process, and then, by introducing the CMP system, from the perspective of process equipment qualitative analysis to understand the working process of the CMP, and by introducing the CMP process parameters, make quantitative understanding on CMP.In literature precision, introduce a CMP model of SiO2, which takes into account the particle size, concentration, distribution of grinding fluid velocity, polishing potential terrain, material performance.After test, the experiment result compared with the model.MRR model can be used in the CMP simulation, CMP process parameter optimization as well as the next generation of CMP equipment research and development.Through the review of VLSI manufacturing technology course, finally sums up the course, summed up the course. Key word: CMP、slumry、MRRs、device 1.前言
铜化学抛光剂配方分析 一.背景 化学抛光液广泛应用于金属表面处理，科标技术专业从事化学抛光液配方分析、配方检测、配方还原、成分分析，科标技术为金属表面处理企业提供整套配方改进技术方案；化学抛光与机械抛光、电化学抛光相比,它不需要通电和挂具。因此,可以抛光形状复杂的制品 ,并且生产效率高。化学抛光得到光亮表面 ,提高了铜及铜合金的装饰效果和表面性能。目前国内大多使用铬酐型和硝酸(盐)型的化学抛光液,危害人体健康 ,并污染环境。因此,近年来国内外对铜及铜合金的抛光进行大量的研究,开发了各种污染小、抛光效果好的环保型抛光液。 通过对各种化学抛光工艺如三酸型、H2O2-H2SO4型、H2O2-HNO3型、H2O2-HAc型、以及K2CrO7-H2SO4型等抛光效果及环境影响的比较 ,找到了抛光效果好、污染小的化学抛光液 ,即以 H2O2-H2SO4型为基础配方 ,研究了化学抛光的添加剂,使抛光效果达到或接近镜面光亮的水平。 二.化学抛光液的开发 2.1工艺流程 化学除油-----热水洗-----冷水洗------化学抛光----- 冷水洗-----5% H2SO4脱膜----冷水洗-----转入下道工序 2.2抛光液基础配方 通过对各种不同类型化学抛光液效果比较 ,并反复试验 ,获得了铜及铜合金光亮抛光新工艺 ,其工艺配方如下: H2O2 (30 %) ,ml/L 450 纯水 490 添加剂A 60 T ,°C 45～50 t ,s 30～100 本工艺中无硝酸或硝酸盐 ,在酸洗过程中不产生 NOx黄烟 ,有利于操作和环保 ,对铜件腐蚀特别小 ,适用于各种铜基零件。由于成份简单 ,控制方便 ,添加剂由 A、B两个组份组成 ,A为开缸剂 ,B为补充剂。平时添加补充时 ,应按 B剂∶H2O2 = 1∶6(体积比)混合后 ,再加到槽液中 ,原则上应不亮即加 ,少加、勤加。对于磷青铜件 ,可在抛光液中再加 10 %(体积比)的氟化氢铵。 2.3反应机理及工艺条件
? 32 ? 【抛光】 钢表面环保型化学抛光液的研制 董延茂1, *，赵丹2，梁润培1 （1.苏州科技学院化学与生物工程学院，江苏 苏州 215009； 2.苏州科技学院环境科学与工程学院，江苏 苏州 215011） 摘 要：制备了环保型化学抛光液HB ，并对中碳钢、低碳钢和不锈钢五金工具进行化学抛光。通过元素分析、数字显微镜和扫描电镜研究了抛光液固含量、组成对试样表面腐蚀度和光洁度的影响，并与市售抛光液进行了比较。结果表明，由柠檬酸、光亮剂、螯合剂和复合表面活性剂等组成的固含量约为25%(质量分数)的抛光液HB-3的抛光效果较好。对抛光液HB 的抛光机理进行了探讨，认为材料表面微凸区和微凹区金属离子扩散速度差异导致金属溶解速度不同，使得材料表面逐渐被整平而光洁。 关键词：碳钢；不锈钢；化学抛光液；环保 中图分类号：TG175.1 文献标志码：A 文章编号：1004 – 227X (2010) 04 – 0032 – 04 Development of environmental-friendly chemical polishing agents used for steel surface // DONG Yan-mao*, ZHAO Dan, LIANG Run-pei Abstract: The environmentally-friendly chemical polishing agent (coded as HB) was prepared and applied to the hardware tools made of medium-carbon steel, low-carbon steel and stainless steel. The effects of solid content and composition of chemical polishing agent on the extent of corrosion and surface finish of the samples have been studied by elemental analysis (EA), digital microscope (DM) and scanning electron microscope (SEM). The results showed that the chemical polishing agent HB-3, containing citric acid, brightener, chelating agent and combined surfactant and having 25% solid content, exhibits excellent performance, comparing with other commercial chemical polishing agents. The polishing mechanism of HB was discussed. It is suggested that the better polishing effect of the HB polishing solution is due to the difference in diffusion rate of metal ions between micro-dents and micro-bulges on the surface of steel resulting in the difference in solubility of respective areas, thus making the surface smooth and bright. 收稿日期：2009–09–25 修回日期：2009–10–12 基金项目：建设部科技攻关基金资助项目（2008-K4-19）；江苏省教育厅高校科研成果产业化推进项目（JHZD08-31）。 作者简介：董延茂（1970–），男，辽宁大连人，博士，副教授，主要从事表面处理技术研究。 作者联系方式：(E-mail) dongyanmao@https://www.doczj.com/doc/472537382.html, 。 Keywords: carbon steel; stainless steel; chemical polishing agent; environment-friendly First-author’s address: School of Chemistry and Bioengineering, Suzhou University of Science and Technology, Suzhou 215009, China 1 前言 五金制造工具材料主要有碳素工具钢、合金工具钢、高合金工具钢、高速工具钢、不锈钢等。从美观、防护等角度出发，不锈钢工具需要进行抛光处理，而合金工具钢制造的五金工具需要抛光处理后再电镀[1]。抛光方法主要有机械抛光、化学抛光、电化学抛光等[2-3]。其中，化学抛光通过控制金属选择性溶解而使金属表面达到整平和光亮，从而改变钢铁制品的机械损伤层和应力层，提高机械强度。与其他抛光技术相比，它具有设备简单、成本低、操作简单、效率高以及不受制件形状和结构的影响等优点，尤其适合结构复杂和小批量生产的产品，如五金工具等[4]。目前，适用于不锈钢五金工具的化学抛光液基本可分为王水型溶液、硫酸型溶液、磷酸型溶液、醋酸型溶液和过氧化氢型溶液等5种类型，它们存在的主要问题是：多数抛光液中含有硝酸，抛光时会产生大量的NO x 等有害气体，从而污染环境和危害人体健康。环保型化学抛光液的发展方向，一是采用无毒或低毒性物质作为抛光液的主要成分，如草酸、双氧水、柠檬酸等；二是尽量筛选高效的抛光液成分，减少药品的用量[5-7]。本文制备了环保型化学抛光液HB ，比较了自制抛光液与商品抛光液对五金工具的抛光效果，并探讨了其抛光机理。 2 实验 2. 1 试剂 聚乙二醇(PEG-4000，CP )、十二烷基苯磺酸钠(LAS ，CP )、对羟基苯甲酸(PHA ，CP )、磷酸三钠(Na 3PO 4，AR )、柠檬酸(CA ，AR )、无水碳酸钾(K 2CO 3，