互连芯片化学机械抛光材料去除的仿真分析

针对互连芯片化学机械抛光去除机理的认知不足,假设金属材料弹塑性变形连续,对单磨粒划擦互连芯片的材料去除进行了数值表征.通过芯片应力分布和工艺参数对材料去除率分析发现:平均法向力大于平均切向力;滑动摩擦系数、材料去除率随抛光速度增加而增加;当抛光速度为10~12 mm·s~(-1)时,粒径为30 nm的磨粒材料去除率最大;当工作载荷为6μN,抛光速度为6~10 mm·s~(-1)时,粒径为30 nm的磨粒材料去除率略低,粒径为60 nm的磨粒的材料去除率最大.     

铜化学机械抛光材料去除机理的准连续介质法研究

采用准连续介质力学方法研究了铜化学机械抛光过程的机械作用材料去除机理.模拟了不同大小磨粒在单晶铜工件上的磨削过程,分析了切削过程中工件内部材料变形、切屑的形成以及工件内部应力分布和切削力变化.研究结果表明,工件内部材料沿着与切削方向约45°变形形成剪切带,在剪切带区域伴随有位错、滑移等现象产生.磨粒较小时加工后的表面质量较差,磨粒较大时加工质量较好,但会造成工件内部较大的塑性变形与更深的残余应力分布.磨粒尺寸变化对于切向切削力影响不大.     

单晶硅片化学机械抛光材料去除特性

根据化学机械抛光(CMP)过程中硅片表面材料的磨损行为,建立了硅片CMP时的材料去除率模型,设计了不同成分的抛光液并进行了材料去除率实验,得出了机械、化学及其交互作用所引起的材料去除率.结果表明,磨粒的机械作用是化学机械抛光中的主要机械作用,磨粒的机械作用与抛光液的化学作用交互引起的材料去除率是主要的材料去除率.     

VLSI的电镀和化学机械抛光技术

从0.13μm工艺节点开始,铜电镀(ECP)和化学机械抛光技术(CMP)成为VLSI(超大规模集成电路)多层铜互连布线制备中不可缺少的工艺.铜CMP后的碟型、侵蚀等平坦性缺陷将使芯片表面厚度不均匀,形成互连RC延迟,影响芯片性能和良率;研究发现,铜CMP后的厚度变异不只受CMP影响,还受ECP后芯片厚度影响;文章介绍了ECP、CMP对铜CMP后厚度影响的实验研究,针对CMP后厚度不均匀性的解决方法,着重分析了基于可制造性设计的电镀和化学机械抛光技术,如基于设计规则、电镀和化学机械抛光模型的金属填充等.     

化学机械抛光中抛光垫作用分析

化学机械抛光（chemical mechanical polishing／planarization,CMP）能够提供高级别的整体平面度和局部平面度而成为集成电路（integrated circuit,IC）中起重要作用的一门技术．抛光垫是CMP性能的主要影响因素．这里建立了一个初步的二维流动模型以考虑抛光垫的弹性、孔隙参数、粗糙度以及晶片形状等因素对抛光液流动性能的影响,并通过数值模拟得出了它们对压力分布和膜厚等的作用．结果表明：由于抛光垫的变形和多孔性,承载能力将有所下降,膜厚增大,从而有利于抛光液中粒子和磨屑的带出．晶片表面曲率的变化对压力和膜厚的作用也很明显,全膜条件粗糙度的存在将引起流体压力的波动．研究为设计CMP中合适的抛光垫参数提供了初步的理论依据．     

化学机械抛光技术的研究进展

化学机械抛光(chemical mechanical polishing，简称CMP)技术几乎是迄今惟一的可以提供全局平面化的表面精加工技术，可广泛用于集成电路芯片、计算机硬磁盘、微型机械系统(MEMS)、光学玻璃等表面的平整化．该文综述了CMP技术的研究现状，指出了CMP急待解决的技术和理论问题，并对其发展方向进行了展望．     

化学机械抛光抛光垫研究进展

化学机械抛光（CMP）技术几乎是现今唯一的公认有效的全局平坦化技术,广泛应用在超大规模集成电路、计算机硬磁盘、微型机械系统等表面的平整化。本文综述了化学机械抛光抛光垫的研究现状。     

氮化镓晶片的化学机械抛光工艺

研究了抛光工艺参数对氮化镓(GaN)化学机械抛光(CMP)表面形貌和材料去除率的影响。通过精密分析天平和原子力显微镜对其材料去除率和表面形貌进行分析,采用单因素及正交实验法探究压力、抛光盘转速和氧化剂浓度对GaN材料去除率和表面形貌的影响。结果表明:在下压力为14.1×10~4 Pa、抛光盘转速为75 r/min、H_2O_2浓度为0.8%、SiO_2磨粒为30%、抛光液流量为20 mL/min、抛光时间为15 min的条件下,GaN晶片表面材料去除率最大达到103.98 nm/h,表面粗糙度最低为0.334 nm。可见,在优化后的工艺参数下采用化学机械抛光,可同时获得较高的材料去除率和高质量的GaN表面。     

SiO2化学机械抛光浆料的制备与性能研究

研究了ＳｉＯ２化学机械抛光（ＣＭＰ）浆料制备过程中水溶液ｐＨ值,分散时间,搅拌转速,母液浓度,分散工艺等因素对制备及浆料性能的影响,讨论了母液法,直接法分散机理。     

纺织钢领的化学机械抛光试验

探讨了化学机械抛光(CMP)技术在细纱机的钢领后续加工中的应用.通过采用CMP与传统磨料流抛光技术的对比试验, 表明应用CMP技术后提高了钢领的加工效率和工作表面质量,证明CMP应用于钢领抛光是完全可行的.同时,对CMP抛光钢领的机理及影响因素进行了分析.试验表明,采用CMP技术抛光钢领时,钢领的表面在抛光液的作用下形成了软质层,由于该软质层的形成, 提高了抛光效率,也改善了钢领的表面质量.     

Modeling Chemical Mechanical Polishing with Couple Stress Fluids

Chemical mechanical polishing (CMP) is a manufacturing process used to achieve high levels of global and local planarity. Currently, the slurries used in CMP usually contain nanoscale particles to accelerate the removal ratio and to optimize the planarity, whose rheological properties can no longer be accurately modeled with Newtonian fluids. The Reynolds equation, including the couple stress effects, was derived in this paper. The equation describes the mechanism to solve the CMP lubrication equation with the couple stress effects. The effects on load and moments resulting from the various parameters, such as pivot height, roll angle, and pitch angle, were subsequently simulated. The results show that the couple stress can provide higher load and angular moments. This study sheds some lights into the mechanism of the CMP process.     

化学机械抛光中化学作用和机械作用协同的实验研究

借助现代实验仪器在微纳量级模拟化学机械抛光工况条件,采集摩擦界面的实时摩擦因数,研究单晶硅片化学机械抛光中的化学作用和机械作用的协同及相互影响关系.研究结果表明:在一定的化学机械抛光工艺条件下,去离子水和过氧化氢的化学作用及抛光正压力与滑划速度的机械作用对化学机械抛光的材料去除过程有着不同的影响.进一步分析研究获得了化学和机械作用协同的工艺参数条件:当抛光正压力为70mN、滑划速度为8.00mm/s时,抛光效果最优.     

一种新型的机械化学抛光模型

分析了机械化学抛光(CMP)过程中氧化剂与磨粒的化学机械协同作用机理,将CMP过程分为化学作用主导阶段和机械作用主导阶段.应用微观接触力学和颗粒粒度分布理论,对这两个阶段分别建立了表征芯片表面材料去除率的数学模型,根据这两个阶段的平衡点推出了表征芯片表面氧化膜生成速度的数学表达式.模型综合考虑了机械和化学作用因素、磨粒的浓度、磨粒的粒度分布特性及磨粒/芯片/抛光盘的材料特性参数对CMP过程的影响,并通过图表分析了磨粒体积浓度、磨粒平均粒径粒度、磨粒粒度分布宽度以及氧化剂浓度对CMP过程芯片表面材料去除率的影响规律.     

Research on Abrasives in the Chemical Mechanical Polishing Process for Silicon Nitride Balls

Silicon nitride (Si 3N 4) has been the main material for balls in ceramic ball bearings, for its lower density, high strength, high hardness, fine thermal stability and anticorrosive, and is widely used in various fields, such as high speed and high temperature areojet engines, precision machine tools and chemical engineer machines. Silicon nitride ceramics is a kind of brittle and hard material that is difficult to machining. In the traditional finishing process of silicon nitride balls, balls are lapped...     

雾化施液CMP工艺及实验设备

针对传统化学机械抛光的平坦化制程中抛光液使用量大和环保等问题,提出了一种利用超声波雾化抛光液进行抛光的工艺方法。介绍了试验台架搭建、工艺处理方法、工作原理和抛光工艺,并与传统化学机械抛光效果进行了比较。研究表明,在表面质量上,雾化工艺能够达到传统化学机械抛光的量级,其使用量是传统化学机械抛光的1／10。     

机械化学抛光中晶圆材料切削率和非均匀性有限元模型

提出了一个机械化学抛光中晶圆材料非均匀性的有限元模型.通过分析压力、摩擦力、抛光垫和承载膜的可压缩性对晶圆的应力分布的影响,研究了抛光过程中晶圆厚度的不均匀性.结果证明非均匀剪应力是晶圆厚度变化的一个主要原因.这个模型也建立了声发射信号的变化和晶圆厚度不均匀性的关系.通过对晶圆材料切削率的声发射信号监测,证明了实验结果和模型预测值的一致性.