近年來,以第三代半導體材料為基礎的新興技術正迅速崛起,碳化硅由于具有寬帶隙、低電阻、良好的導熱性和導電性等一系列優點使其可以作為第三代半導體材料的代表成為全球半導體市場爭奪的焦點,作為耐高溫高頻的器件廣泛的應用于LED燈、集成電路和逆變器中。隨著信息技術和科技的不斷進步,市場上對碳化硅的表面平整度提出了更高的要求,工業要求最終的碳化硅晶圓表面光滑平整無缺陷,而傳統的工藝如機械拋光和化學拋(pao)光,前(qian)者單純利用簡單的機械(xie)研磨,后者僅依(yi)靠(kao)腐蝕(shi)劑的化學反應,兩者都會(hui)對晶(jing)圓表面造成損(sun)傷。目(mu)前(qian),唯一能解決這個難題的就是將二者結合起來——化學機械(xie)拋(pao)光技術(CMP)。
化學機械拋光技術是目前集成電路芯片全局平面化的最好方法。該技術將拋光液漿料的化學作用和漿料中磨粒的機械磨削作用緊密地結合在一起,整平拋光片表面,因此,拋光液是CMP技術中的關鍵因素。拋光液主要由磨料、溶劑(ji)和添加劑(ji)組成,其中磨(mo)(mo)料(liao)的(de)(de)種類、硬(ying)(ying)度、形(xing)貌(mao)(mao)、大小、粒度分布會(hui)影響到(dao)拋光(guang)質(zhi)量的(de)(de)好壞,比(bi)如磨(mo)(mo)料(liao)的(de)(de)硬(ying)(ying)度過大、形(xing)貌(mao)(mao)不(bu)規(gui)則會(hui)引起(qi)CMP過程中機械作(zuo)用的(de)(de)比(bi)重(zhong)增大,堅硬(ying)(ying)的(de)(de)、形(xing)貌(mao)(mao)不(bu)規(gui)則的(de)(de)磨(mo)(mo)料(liao)與(yu)被拋光(guang)工件(jian)的(de)(de)表(biao)(biao)面接觸,雖(sui)然會(hui)使(shi)(shi)得材料(liao)去除效率大幅度增加,但(dan)工件(jian)表(biao)(biao)面會(hui)出現較多的(de)(de)劃傷、坑洼等不(bu)平坦現象,使(shi)(shi)得表(biao)(biao)面粗糙度較大。
目前市場上使用最為(wei)廣泛(fan)的(de)幾種磨料是SiO2、CeO2、Al2O3。SiO2拋(pao)(pao)光液(ye)選(xuan)擇性(xing)、分(fen)散性(xing)好,機械磨損性(xing)能(neng)較好,化(hua)學性(xing)質活潑,并且(qie)后(hou)清洗過(guo)程處理較容易(yi);缺(que)點(dian)為(wei)在(zai)拋(pao)(pao)光過(guo)程中易(yi)產生凝膠,對(dui)硬底(di)材(cai)(cai)料拋(pao)(pao)光速(su)率低;CeO2拋(pao)(pao)光液(ye)的(de)優點(dian)是拋(pao)(pao)光速(su)率高,材(cai)(cai)料去除(chu)速(su)率高,缺(que)點(dian)是黏度(du)大、易(yi)劃傷,且(qie)選(xuan)擇性(xing)不好,后(hou)續清洗困(kun)難;Al2O3拋(pao)(pao)光液(ye)的(de)缺(que)點(dian)在(zai)于選(xuan)擇性(xing)低、分(fen)散穩(wen)定性(xing)不好、易(yi)團聚等(deng),但對(dui)于硬底(di)材(cai)(cai)料襯底(di)等(deng)卻具有優良的(de)去除(chu)速(su)率。隨著LED、第三代半導體的(de)發展,Al2O3在(zai)CMP中的(de)應用顯得更為(wei)重要(yao)。
前面我們說(shuo)到(dao)磨料的(de)(de)(de)(de)形貌、大小、粒度分布等(deng)(deng)會影響(xiang)(xiang)到(dao)拋光質(zhi)量(liang)的(de)(de)(de)(de)好壞,對(dui)研磨拋光所(suo)用的(de)(de)(de)(de)高純氧(yang)(yang)化(hua)鋁而言,利用不(bu)同(tong)制(zhi)備方法(fa)(fa)所(suo)得的(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)鋁性(xing)質(zhi)也不(bu)盡相(xiang)同(tong)。目前,水解法(fa)(fa)、溶膠(jiao)凝膠(jiao)法(fa)(fa)等(deng)(deng)液相(xiang)法(fa)(fa)是制(zhi)備高品質(zhi)高純氧(yang)(yang)化(hua)鋁的(de)(de)(de)(de)常用方法(fa)(fa),這些(xie)方法(fa)(fa)往(wang)往(wang)最(zui)終需要(yao)對(dui)中間(jian)產物進行(xing)高溫煅(duan)燒(shao),煅(duan)燒(shao)工藝對(dui)最(zui)終產品的(de)(de)(de)(de)性(xing)能同(tong)樣(yang)有一些(xie)微妙的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang),并最(zui)終影響(xiang)(xiang)拋光效(xiao)果。