单晶硅机械化学耦合去除机理研究

发布时间：2022-01-01 10:58

　　纳米科技的应用,如微机电系统（MEMS）、集成电路（IC）、生物芯片、超级处理器等,离不开纳米制造等超精密制造技术。化学机械抛光（CMP）作为纳米精度表面制造中不可或缺的关键技术,极大地保障与推动了IC制造、高精度光学制造等诸多高技术领域的发展。CMP是化学作用和机械作用相互耦合的过程。IC产业中对单晶硅晶圆表面亚纳米级粗糙度的要求,亟需揭示CMP过程中机械化学耦合作用下的单晶硅微观材料去除机制。目前单晶硅的微观材料去除研究主要集中于单一因素下的微观磨损研究,鲜有涉及多因素耦合作用条件下的单晶硅微观材料去除机制研究。因此,为了全面深入地了解单晶硅的微观材料去除机理及机械化学耦合作用机制,亟需开展多因素耦合作用下的单晶硅微观材料去除机理研究。本文的研究成果不仅有助于丰富纳米摩擦学的基础理论,也有助于推动单晶硅CMP技术的发展。本文基于单晶硅/二氧化硅探针配副,在不同环境中及不同工况参数下系统地研究了单晶硅（不含自然氧化层）的机械化学微观材料去除规律及机械化学耦合作用机制。首先,在真空环境下,进行了在纯机械作用下的单晶硅微观材料去除实验,探索了单晶硅实现机械材料去除的条件;然后,利用纯化学... 

【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：145 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

纳米科技的应用

西南交通大学博士研究生学位论文 率先对 CMP 工艺进行了开发，并将其运用到实际生产中。在 1988M DRAM 的制造生产中使用了 CMP 技术，时隔三年后，再次将 CM 64M DRAM 的生产中[14-16]。此后，CMP 技术得到迅速的传播与发中日趋成熟。美国目前是 CMP 的最大市场，欧洲和日本紧随其后产和研究开发正在受到各个国家的重视。目前，化学机械抛光技术工业中（例如：集成电路（IC），超大规模集成电路（ULSI）和微电S）等），是目前唯一能够实现大面积纳米级甚至亚纳米级表面均一术，其技术的发展直接影响着集成电路技术的发展[17-22]。

图 1-3 不同 pH 值抛光液中铜 CMP 的材料去除机制图[37]静等人[24]针对铜 CMP，从实验研究和理论建模对其材料去并深入探讨了铜 CMP 过程中化学作用与机械作用的相互铜的化学作用，通过静态腐蚀实验，研究了抛光液中络合化学作用，分析了抛光液的 pH 值对铜表面摩擦学特性的实验和电化学实验，研究了铜在抛光液中摩擦磨损特性以，当抛光液的 pH 等于 4 时，化学作用相对较强地促进了械磨损促进腐蚀作用非常显著，而且此时铜表面划痕的表材料的静态腐蚀效果最强，如图 1-3 所示[37]。因此铜 C以获得较高的材料去除速率和良好的表面质量。并且发现过程中机械促进化学作用的较好方法。再次通过电化学抛

【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米科技:毫末间改变世界[J]. 倪伟波.  科学新闻. 2017(09)
[2]单晶硅各向异性湿法刻蚀的形貌控制[J]. 姚明秋,唐彬,苏伟.  光学精密工程. 2016(02)
[3]化学机械抛光中化学作用和机械作用协同的实验研究[J]. 陈晓春,赵永武.  东华大学学报(自然科学版). 2014(05)
[4]单晶硅各向异性湿法刻蚀的研究进展[J]. 唐彬,袁明权,彭勃,佐藤一雄,陈颖慧.  微纳电子技术. 2013(05)
[5]体硅微机械湿法加工技术研究进展[J]. 蒋玉荣,边长贤,秦瑞平.  材料导报. 2011(19)
[6]ULSI制造中铜化学机械抛光的腐蚀磨损机理分析[J]. 李秀娟,金洙吉,康仁科,郭东明,苏建修.  润滑与密封. 2005(04)
[7]微/纳米制造技术的摩擦学挑战[J]. 雒建斌,何雨,温诗铸,钟掘.  摩擦学学报. 2005(03)
[8]超精密表面抛光材料去除机理研究进展[J]. 徐进,雒建斌,路新春,张朝辉,潘国顺.  科学通报. 2004(17)
[9]化学机械抛光技术现状与发展趋势[J]. 童志义.  电子工业专用设备. 2004(06)
[10]超大规模集成电路制造中硅片平坦化技术的未来发展[J]. 郭东明,康仁科,苏建修,金洙吉.  机械工程学报. 2003(10)

博士论文
[1]不同湿度和水下单晶硅的纳米磨损研究[D]. 王晓东.西南交通大学 2014
[2]单晶硅表面摩擦诱导纳米凸结构的形成、机理及应用研究[D]. 余丙军.西南交通大学 2012
[3]单晶硅的切向纳动研究[D]. 余家欣.西南交通大学 2011
[4]铜化学-机械抛光电化学机理与抛光速率的研究[D]. 何捍卫.中南大学 2002



本文编号：3562232