半導(dǎo)體研磨液的研究

中國(guó)是半導(dǎo)體加工和消費(fèi)大國(guó)，研磨是半導(dǎo)體加工過程中的一項(xiàng)重要工藝，它主要是應(yīng)用化學(xué)研磨液混配磨料的方式對(duì)半導(dǎo)體表面進(jìn)行精密加工。

這種化學(xué)研磨工藝幾乎涉及到半導(dǎo)體制程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，研磨液是影響半導(dǎo)體表面質(zhì)量的重要因素。這里著重對(duì)研磨液的機(jī)理、現(xiàn)狀、進(jìn)行探討，希望能為各位讀者提供一些有價(jià)值的信息和啟示。

一、研磨液作用原理

1. 研磨液的化學(xué)作用機(jī)理

研磨液通常由表面活性劑、PH調(diào)節(jié)劑、分解劑、螫合劑等組分組成，各組發(fā)揮不同的作用。

主要化學(xué)作用機(jī)理是：Si+OHˉ+H?O  SiO?2ˉ+2H?    SiO?2是極易水解的，機(jī)理是SiO?2ˉ+2H?OH?SiO?+2OHˉ 水解產(chǎn)物H?SiO?能部分聚臺(tái)成多硅酸，另一部分H?SiO?電離生成SiO?2ˉ離子，結(jié)果形成如下結(jié)構(gòu)的一般硅酸膠體，覆蓋在硅片表面上，化學(xué)式是{[SiO?2]m?n SiO?2ˉ(n-x)H}T2?ˉ?2XH。

2. 研磨液加工機(jī)理

研磨液以上述原理實(shí)現(xiàn)對(duì)工價(jià)表面的化學(xué)腐蝕。在研磨液中高速運(yùn)動(dòng)的磨料對(duì)工件表面的磨削及擠壓等綜合作用下，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件表面的加工。工作機(jī)理如圖，將旋轉(zhuǎn)的被拋光工件壓在與其同方向旋轉(zhuǎn)的彈性拋光墊上，工件表面的反應(yīng)產(chǎn)物被不斷的剝離，研磨液補(bǔ)充進(jìn)來，反應(yīng)產(chǎn)物隨研磨液帶走。 新裸露的工價(jià)平面又發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)物在被剝離下來而循環(huán)往復(fù)，在襯底、磨粒和化學(xué)反應(yīng)的聯(lián)合作用下，形成超精表面。

二、研磨液研究開發(fā)現(xiàn)狀

為滿足研磨的工藝要求，研磨液應(yīng)該具有五個(gè)特性：

（1）良好的懸浮性，段時(shí)間內(nèi)不能產(chǎn)生沉淀、絮凝、分層等問題；

（2）良好的流動(dòng)性，粘度底，易于操作；

（3）冷卻性能強(qiáng)，防止工價(jià)表面燒傷或產(chǎn)生裂紋；

（4）稀釋能力強(qiáng)，便于降低成本，方便運(yùn)輸；

（5）良好的潤(rùn)滑性，在研磨工藝中降低劃傷。

要達(dá)到以上這五點(diǎn)是很不容易的。

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半導(dǎo)體芯片增大而單個(gè)晶體管元件縮小及多層集成電路芯片是發(fā)展必然趨勢(shì)，這對(duì)研磨拋光技術(shù)提出了更高的要求。在研磨液方面，要不斷的開發(fā)適應(yīng)新要求工藝的新型研磨液，它既能提供高的研磨速率，平整度、高的表面均一性，又利于后續(xù)清洗，使研磨聊粒不會(huì)殘留在芯片表面。

以上是我們對(duì)研磨液的機(jī)理和現(xiàn)狀的見解。