拋光墊、磨料、化學添加劑等都會影響最終的拋光性能

?酸性氧化鋁拋光液在碳化硅化學機械拋光中的應用

  碳化硅CMP過程受多種因素的影響，例如拋光墊、磨料、化學添加劑等都會影響最終的拋光性能。在過去幾年中，許多學者從磨料和氧化劑的選擇的角度出發，對如何提高碳化硅的拋光性能做了大量的研究。

在之前的研究中，碳化硅CMP中常用的磨料有氧化硅、氧化鋁、 金剛石。氧化硅由于硬度較低導致材料移除率過低，而金剛石雖然可大幅度提高材料移除率,但是由于其硬度太高,造成拋光后的碳化硅表面不可逆轉的缺陷。而硬度適中，移除速率較快的氧化鋁則成為絕大多數廠家和學者們研究的對象。

  本文選用氧化鋁為磨料、高錳酸鉀為氧化劑的拋光液,研究了酸性條件下高錳酸鉀濃度對碳化硅材料移除率的影響以及本文中所研制的拋光液配方對最終碳化硅拋光性能的影響。
 

實驗結果表明：隨著高錳酸鉀濃度增加，材料移除率逐漸增大，且C面移除率明顯提高,最高達到4.85μm/h,遠遠高于堿性條件下過氧化氫體系。表面光滑度隨著高錳酸鉀濃度增加而增加，當高錳酸鉀濃度為0.25%時，材料表面幾乎沒有劃痕，隨著高錳酸鉀濃度進一步增加，表面劃痕增多，當高錳酸鉀濃度為0.4%時，碳化硅表面出現較深的劃痕。當高錳酸鉀濃度較低時，由于碳化硅較高的惰性，導致無法被氧化，因此MRR較低，隨著高錳酸鉀濃度增加，碳化硅逐漸被氧化成氧化硅軟層，通過氧化鋁的研磨將其去除，因而移除率較高，表面較為光滑，隨著高錳酸鉀濃度進一步增加，MRR雖然可以提高，但是過高的鹽濃度使磨料顆粒發生聚集，因此當高錳酸鉀濃度為0.4wt%時，表面較為粗糙。

本章研究了氧化劑濃度對材料移除率和拋光性能的影響以及加入硝酸鋁對最終碳化硅拋光性能的影響，結論如下:

(1)以氧化鋁為磨料，高錳酸鉀為氧化劑的拋光液在酸性條件下對碳化硅進行拋光，大大提高了碳化硅的材料移除率(尤其C面移除率可達4.85μm/h)，且材料移除率隨高錳酸鉀濃度的增大而增大;表面缺陷隨高錳酸鉀濃度先降低后升高，效果佳的高錳酸鉀濃度為0.25%;

(2)加入硝酸鋁可以優化碳化硅的拋光性能，使拋光前后pH漂移較小，顆粒分散穩定，減少劃痕，降低碳化硅的表面粗糙度，提高拋光質量。