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    丹陽市中研研磨材料科技有限公司
    熱門關鍵詞:切片抛光皮 切片金剛石抛光液樹脂銅盤/鐵盤
      抛光液的成份組成,其制作方法及使用範圍不同
      2019-04-19
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      在半導體微電子工業領域中,離不開單晶矽、砷化镓晶體、藍寶石、碳化矽等半導體材料。而為了保證在集成電路元器件的制造過程中的産品性能合格,工藝上會要求前道工藝的産品晶圓具有無表面損傷和無亞表層缺陷的高質量超光滑基材表面。

      無瑕疵、光潔的藍寶石基片

      由于常用的半導體材料質地硬且脆,加工中極易産生脆裂而導緻裂紋,因此欲将其加工至平整光潔,需尋找合适的方法。而到目前為止,沒有哪一種比化學抛光(CMP)技術更适合用于集成電路芯片的超精密加工的方法了。

      作為被公認的唯一的全局平面化技術,CMP技術結合了超細粒子的機械研磨作用與氧化劑的化學腐蝕作用,能使人們獲得比以往任何平面加工更加出色的表面形貌變化。其中,抛光液是CMP技術的關鍵之一(組成:磨料粒子、腐蝕介質和助劑),其性能直接影響着被抛光工件的表面質量,目前國内外常用的有SiO2膠體抛光液、CeO2抛光液、Al2O3抛光液、納米金剛石抛光液等。

      為了對抛光液做進一步的了解及獲得素材,丹陽中研科技擁有包括稀土抛光粉、稀土抛光液、SiO2抛光液、ZrO2抛光液、Al2O3研磨液、金剛石研磨液、碳化硼研磨液等在内的數十種抛光産品,頗受海内外歡迎。下面便以這系列抛光産品為例,細數它們在應用中一些的特點。

      SiO2膠體抛光液

      <SiO2膠體抛光液是以高純度的矽粉或者水玻璃為原料,經過特殊工藝生産的一種高純度金屬離子型抛光産品,廣泛用于多種材料的高平坦化抛光,如矽片、化合物晶體、金屬、寶石等的抛光加工。

      根據下遊應用的不同,SiO2抛光液的磨料粒徑及pH值可進行調整(圖:中研科技)

      SiO2的硬度和矽片的硬度相近,因此,對半導體矽片進行精抛光時,磨削層的厚度僅為磨料粒子尺寸的四分之一。一般的生産情況下,除了通過提高産物的排除速率和加強化學反應來提高抛光效率外,還會在精抛時采用納米級的SiO2膠體來進一步減小表面粗糙度和損傷層的深度。



      稀土抛光液

      氧化铈抛光粉主要成份為二氧化铈(CeO2),其次分别為氧化镧(La2O3)、氧化镨(Pr2O3)、氧氟化镧(LaOF),此外還含有微量的氧化矽、氧化鋁和氧化鈣,是玻璃抛光的通用磨削材料。



      兩種不同型号的稀土抛光液,區别在于稀土的組成及占比(圖:中研科技)

      随着工件尺寸的縮小,傳統的矽容易在尺寸較大的集成電路淺溝槽隔離(ShallowTrenchIsolation,STI)處形成蝶形缺陷。而以二氧化铈作為研磨顆粒的第二代抛光液,具有高選擇性和抛光終點自動停止的特性,配合粗抛和精抛,能夠十分有效地解決第一代STI工藝缺點,是目前重點發展的産品類型之一。不過由于铈屬于稀有金屬,并且二氧化铈提純難度大,因此價格較為昂貴。此外,二氧化铈的粒度是影響抛光效果的關鍵參數之一,因此納米級二氧化铈的制備及應用成為了當前研究熱點之一。

      Al2O3抛光液

      藍寶石晶片作為*常用的一種襯底材料之一,它的抛光成為了關注的焦點。由于α-Al2O3的硬度高,穩定性好,因此它在處理藍寶石時,與SiO2等軟質磨料相比在去除速率上有着明顯的優勢。除此之外,Al2O3抛光液還十分适用于光學鏡頭、單芯光纖連接器、微晶玻璃基闆、晶體表面等的精密抛光,應用相當廣泛。




      優秀的Al2O3抛光液應具有顆粒分散均勻,不團聚,懸浮性好等特點(圖:中研科技)

      化學機械研磨,晶圓制造中,随着制程技術的升級、導線與栅極尺寸的縮小,光刻(Lithography)技術對晶圓表面的平坦程度(Non-uniformity)的要求越來越高,IBM公司于1985年發展CMOS産品引入,并在1990年成功應用于64MB的DRAM生産中。1995年以後,CMP技術得到了快速發展,大量應用于半導體産業。化學機械研磨亦稱為化學機械抛光,其原理是化學腐蝕作用和機械去除作用相結合的加工技術,是目前機械加工中唯一可以實現表面全局平坦化的技術。由于CMP中的抛光墊采用聚氨酯等材料制成,在抛光過程中抛光墊表面發生形變,抛光墊與基片直接接觸區域01不産生抛光效果。因此非接觸區域02的抛光效率決定了整個抛光片的抛光速率。由圖1所示,如果二氧化铈粒徑分散度較大,非接觸區域02部分則僅有尺寸較大的顆粒參與機械磨削,抛光效率較低。同時,粒徑較大的納米顆粒也會導緻抛光表面受到研磨損傷,不利于無機絕緣薄膜的高精度抛光。二氧化铈作為一種重要的稀土化合物,其納米顆粒由于具有特殊的物理化學性質,已廣泛應用于環境檢測儀敏感材料、汽車尾氣催化劑、儲氧材料、燃料電池等領域。近年來,随着集成電路産業的飛速發展,化學機械抛光(CMP)技術作為僅有的能夠實現全局平坦化的工藝,已成為IC制造領域的關鍵技術。以二氧化铈作為研磨料的抛光液可以與SiO2發生化學反應,通過化學結合Si-O-Ce抛光SiO2,因此對SiO2的去除速率快。且不同于膠體SiO2等抛光漿料需要在堿性溶液中保存,二氧化铈基抛光液可以在pH值中性條件下穩定存在,因此在淺溝道隔離、層間介質(ILD)抛光等平坦化工藝中均有廣泛的應用。<br>另外,由于氧化铈硬度低于氧化矽顆粒以及氧化鋁顆粒,不容易造成表面損傷,因此也可以作為光掩模、光學透鏡、Ⅲ-Ⅳ族砷化镓晶片的鏡面抛光。在氧化铈基CMP抛光液中,為了獲得更快的抛光速率和更高的表面平整度,迫切需要痕量金屬污染物少、球形、粒徑分布均勻的氧化铈納米顆粒

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