半导体硅材料研磨液研究进展

广东化工2009年第8期88www.gdchem.com第36卷总第196期悬浮磨料的效果。分散剂的作用机理：这些界面活性剂吸附据文献报道，重金属杂质F©会对硅片造成最严重的重于固体颗粒的表面，使凝聚的固体颗粒表面易于湿润。高分金属污染，当Fe浓度达到10cm3以上时，就会对器件失子型的分散剂，在固体颗粒的表面形成吸附层，使固体颗粒效造成极为严重的影响。而硅片的研磨工艺是造成器件铁污表面的电荷增加，提高形成立体阻碍的颗粒间的反作用力。染的主要原因。由于研磨工艺中使用的研磨机基本上都采用磨料通常硬度很高，加入分散剂可使研磨液具有良好的分散球墨铸铁材质，在研磨过程中磨料会使铸铁磨盘不断损耗，性，使磨料分布均匀，并且短时间内不会产生沉淀，在很大大量的铁进入研磨液中，而硅片表面裸露着的新断的化学程度上提高了研磨速率和研磨质量。如果磨料分散不均匀，键，活性很强，极易吸附极性很强的铁离子，形成准化学键，则会使表面平整度(TTV)大大下降且容易产生划伤。在研磨吸附在硅片表面，一般很难清洗下来，因而造成重金属铁污液中一般采用三聚磷酸盐类或聚丙烯酸类分散剂⑨2.3pH调节剂在研磨液中，一般加入乙二胺四乙酸及其钾盐，它有五在研磨过程中，由于磨料的对硅片磨损，而造成表而产个螫合环能和几十种金属离子形成稳定的整合物31。也有生一片原子损伤层（硅原子间距0.117nm,损伤层为几个微采用一些高性能的鳖合剂来对研磨工艺中的重金属离子进米)。这个损伤层表面存在大量的新断开的化学链，活性很行整合，如河北工业大学刘玉岭教授采用的乙二胺四乙酸四强1(四羟乙基乙二胺)FAO整合剂，它具有13个以上的整合环，Si+20H+H20·Si032+2H2↑能对普通的重金属离子产生较强的整合能力研磨液中添加碱性物质，可以与硅片损伤层表面的硅原2.5表面活性剂子发生反应，表面生成半程亲水性的硅氧化合物，这样在研加入表面活性剂的目的主要是润湿磨料粒子与硅片表磨的过程中，能增加硅片表面的润湿性，从而减少硅片表面面，乳化研磨液内部组分，并在研磨过程中对硅片的研磨起点划伤缺点码的增多。磨料与碱也起着强烈的化学吸附作用到一定的润滑作用。溶液中加入表面活性剂，活性剂分子会磨料与碱发生化学反应)，磨料与硅片之间，在与碱液反应借助润湿作用迅速在硅片和颗粒的表面铺展开，形成一层致后，新生断键相互作用，如静置时间较长后，很难将磨料与密的保护层。活性剂分子亲水基会与硅片表面形成多点吸研磨液从硅片上神洗下来，所以研磨液的H不能过高（目前附，磨料在硅片表面移动时，渗透压使溶液中自由的活性剂国外的研磨液产品均呈现弱碱性，如美国PP公司生产的分子及己吸附的活性剂分子的亲水基上未吸附的自由部分，Aqualap⑧200，pH为8.5~9.5)：研磨工艺完毕后，应该立积极地向硅片与磨料的接触缝隙间伸入，随时与硅片和磨料即用水冲洗硅片与研磨台面3。上出现的剩余自由键相吸引、结合，促使硅片与磨料间的作现在通常加入的是有机碱，如果采用无机碱，会引入额用力减小，对硅片的研磨起到润滑作用。在研磨加工时，外的金属离子，这些金属离子在研磨过程中，会附着在硅片表面活性剂能起到一定的清洗作用，清洗掉研磨过程中产生表面，导致其清洗困难。有机碱除了有调节pH的作用以外，的磨屑和磨粒粉末，从而提高磨片表面质量，提高研磨精度。还对金属离子有整合作用。研磨液一般用去离子水稀释十几选择适宜表面活性剂，可大大提高研磨后的清洗效果，使研倍后进行使用，目前所用到的有机碱通常是有机胺类，它其磨产物不易形成难清洗的表面吸附有一定的缓冲作用，使溶液的H在一定范围内保持稳定状在研磨液中一般加入非离子型表面活性剂，这类表面活态4性剂润湿性、乳化性比较好。如脂肪醇聚氧乙烯醚（俗称平2.4螯合剂平加系列)，它具良好湿润性能9；烷基酚聚氧乙烯醚（俗称OP系列)，化学性质稳定，抗氧化性能强研磨压研磨盘运动方向磨料粒子表面损伤层研磨液硅片图1研磨加工机理Fig.I The Motion Mechanism in the Process of Wafer Lapping3国内外研磨液的发展现状点码为了得到高质量的硅片，需要对研磨过程中的研磨液有近些年来由于半导体行业的飞速发展，国内一些生产厂严格的要求。笔者经过长期对研磨液进行科研开发，得出研家及许多高校的科研院所都对研磨液的研究显示出极大的磨液应该具有以下特点，202：兴趣。但普遍存在技术水平较低，不能完全达到以上的五个(1)良好的悬浮性，分散性要均匀，在规定的时间内不能要求，所以半导体用硅片研磨液并没有实现国内产业化。如产生沉淀、絮凝、分层等问题；河北工业大学刘玉岭教授3研制的研磨液，该产品是由润(2)良好的流动性，粘度低，易于操作；滑剂、积压剂、非离子表面活性剂、防霉防腐剂、消泡剂等(3)稀释能力强，便于降低成本，提高生产、方便运输；多种添加剂配制而成，能大幅度提高研磨速率，具有一定的(4)研磨工艺后，硅片与研磨台面易清洗，不造成磨盘印；润滑积压性、冷却、清洗、防锈性。洛阳轴承厂也对研磨液(5)良好的润滑性，在研磨工艺中降低点划伤与碎片缺进行了开发研究。湖北省化学研究所研制了一种高悬浮力的水溶性研磨液，是由高分子凝胶状悬浮剂、凝聚剂、酰胺