单晶硅同质互抛加工方法
时间：2026-08-26 发布人：admin 点击数：0
同质互抛与传统 CMP 加工有所不同，它不依赖于磨料的机械作用，而是利用大尺寸单晶硅片代替传统抛光盘，让两个单晶硅片相互接触，这样不仅可以加强抛光过程中的机械去除作用，还能有效避免磨料的团聚和残留现象。抛光时在两个单晶硅片接触面之间添加特质抛光液，硅片表面会生成一层氧化薄膜，靠两个硅片相互运动产生机械作用进行材料去除，极大提高了单晶硅片抛光的质量和效率。被去除的材料碎屑大部分被抛光液冲走，一小部分则留在接触面间充当磨料继续抛光，该种方法能够有效抑制单晶硅片表面划痕的产生，获得高质量的加工表面。扬州晶格半导体-提供超大尺寸单晶硅材料，并可定制加工2~16寸各尺寸、不同厚度的硅片毛坯、抛光片、双抛片、单抛片，详细电联：17826693981抛光液的成分主要为 PH 调节剂、氧化剂和活性剂。其制备过程为：首先将磨料与水进行混合，再依次加入氧化剂和表面活性剂，最后通过调节剂调节PH 值。氧化剂的作用为将硅片表面原子进行氧化，生成较软且便于去除的氧化薄膜；PH 调节剂的作用是形成碱性环境，使氧化反应更加剧烈，快速生成氧化膜；表面活性剂起到润滑和清洗残留碎屑的作用。同质互抛实验选用的磨料为微米级的氧化铈，氧化剂选用方便清洗且不会引入其他离子的 H2O2，PH 调节剂选用羟乙基乙二胺溶液，表面活性剂选用脂肪醇聚氯乙烯醚硫酸钠。抛光工艺参数设置为：抛光盘转速 100r/min，载物盘压力30N，抛光液流量 50ml/min，抛光时间 20min。在氧化剂含量为 3wt.%，表面活性剂含量为 1wt.%的实验条件下，抛光液PH值对材料去除率和划痕数量的影响规律如图所示，当抛光液的 PH 值为 8~10 时，PH的增大会导致材料去除率的增大，划痕数量逐渐减小，这是由于随着碱性增强，化学反应更加剧烈，氧化膜的生成速率逐渐增加。当PH值为 11 时，抛光过程中化学反应和机械去除达到平衡，此时材料去除率达到最大值为 814nm/min。随着PH值继续增大，碱性增强会破坏已生成的氧化膜，使化学作用和机械作用的平衡点被打破，最终导致材料去除率反而会有所下降，划痕数量增加。从下图中可以看出，当 PH=11时硅片表面出现很多腐蚀凹坑点，这是由于抛光液碱性过大会直接腐蚀单晶硅表面，影响其抛光质量。因此特制抛光液的最佳PH值为10。在表面活性剂含量为1wt.%，PH 值为10的实验条件下，氧化剂含量对材料去除率和划痕数量的影响规律如下图。可以看出，当氧化剂的含量为 1wt.%~2wt.%时，随着氧化剂含量的增加，氧化反应速率增加，生成氧化膜速度更快，因此材料去除率增高，表面划痕数量明显减少。当氧化剂含量为2wt.%时，化学反应和机械去除达到平衡，氧化膜的生成与去除速率基本相同，此时材料去除率达到最大值为827nm/min。当氧化剂含量继续增加至2wt.%~5wt.%时，单晶硅片表面化学反应更加剧烈，但是此时因为氧化膜过厚反而会阻碍机械作用，造成材料去除率下降。综上可见，特制抛光液中氧化剂的最佳含量为2wt.%。在氧化剂含量为2wt.%，PH值为10的实验条件下，活性剂含量对材料去除率和划痕数量的影响规律如图。随着表面活性剂含量的不断增加，单晶硅片非牛顿流体抛光过程中材料去除率和划痕数量的趋势均为先减小后增加。当表面活性剂含量较低时对碎屑的吸附能力弱，残留碎屑对单晶硅表面机械作用较大，导致材料去除率大且产生划痕数量多。随着表面活性剂含量的增加，抛光液吸附性增加，大体积碎屑被带走，从而减少了划痕数量。但是当活性剂含量过大时，抛光液的粘度增加，流动性减弱导致碎屑无法完全被带走，致使划痕数量急剧增加，所以特制抛光液活性剂含量为 1wt.%最佳。
