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半导体晶片抛光
时间:2013-12-18 14:59:33  来源:本站原创  点击:12584
利用化学抛光、机械抛光或化学机械抛光去除晶片表面的机械损伤层并呈镜面的半导体晶片加工的重要工序。
化学抛光是利用化学非选择性腐蚀达到表面抛光的目的,晶片表面残留的机械损伤层少,但表面状态和几何尺寸的精度较差。
机械抛光是靠机械摩擦达到表面抛光目的,易于得到光亮如镜的晶片表面,晶片几何尺寸精度较高,但残留的机械损伤层的深度受抛光种类、粒度粗细的影响。
化学机械抛光是使晶片表面与抛光料发生化学反应,生成水溶性化合物,并通过受控的机械摩擦把化学反应物擦去,以达到抛光的目的。二氧化硅胶体碱性化学机械抛光是用于硅单晶片表面抛光的最常用方法。采用该方法可以获得光亮如镜的表面。二氧化硅化学机械抛光对硅单晶片表面的抛光机理如下:抛光液中的氢氧化钠首先在硅表面发生化学反应,使硅片表面的硅原子形成硅酸钠盐:
并通过微细柔软的二氧化硅胶体微粒对硅片表面进行机械摩擦,使反应产物不断地进入抛光液中。
化学腐蚀与抛光液的pH值有关,并随pH值的增大而加剧;同时,当pH值超过11时,会使SiO2胶体溶解,从而使化学腐蚀作用大于机械摩擦作用,表面出现腐蚀坑;pH值小于8.5时,抛光速度减慢。因此抛光液的pH值一般在9.5~11之间较为适宜。
二氧化硅胶体溶液在添加适量的次氯酸钠后常用于Ⅲ一族化合物半导体材料如砷化镓、磷化镓等晶片的抛光。对于铟化合物的抛光也有在二氧化硅胶体溶液中添加溴化合物的。由于化合物晶片材料相对地软和脆,机械强度不如硅晶片强,以及其晶体学解理特性等原因、在抛光的处理过程中应选择较软的抛光垫(布)、较轻的正向压力,以保证不损坏晶片。同时应注意溴和氯对大气污染和对人体损害的防护和治理。
良好的抛光过程应使化学腐蚀作用与机械摩擦作用趋于平衡。
晶片抛光在专用的抛光机上完成。晶片一般进行单面抛光。操作时,把晶片用石蜡粘贴在载片板上,或用特殊的衬垫靠表面张力效应使晶片吸附在载片板上,加工表面与抛光机的抛光盘接触,抛光盘表面贴有丝绒、毛呢、绒面革或聚氨酯类毛纺布,向旋转的抛光盘表面注入一定流量的抛光液,经化学机械加工过程完成晶片的抛光加工。
抛光晶片的控制质量参数有:厚度、厚度公差、总厚度偏差、表面平整度,表征损伤层去除程度的氧化层错密度,表征表面抛光质量的“雾状”缺陷,以及清洁程度、表面颗粒度、桔皮、丘台和坑等。
                                                                                      
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