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抛光技术

菜鸟
2019-08-14 14:45:31    评分

一、抛光技术

最初的半导体基片(衬底片)抛光沿用机械抛光、例如氧化镁、氧化锆抛光等,但是得到的晶片表面损伤是及其严重的。直到60年代末,一种新的抛光技术——化学机械抛光技术(CMP Chemical Mechanical Polishing )取代了旧的方法。CMP技术综合了化学和机械抛光的优势:

单纯的化学抛光,抛光速率较快,表面光洁度高,损伤低,完美性好,但表面平整度和平行度差,抛光后表面一致性差;

单纯的机械抛光表面一致性好,表面平整度高,但表面光洁度差,损伤层深。

化学机械抛光可以获得较为完美的表面,又可以得到较高的抛光速率,得到的平整度比其他方法高两个数量级,是目前能够实现全局平面化的唯一有效方法。依据机械加工原理、半导体材料工程学、物力化学多相反应多相催化理论、表面工程学、半导体化学基础理论等,对硅单晶片化学机械抛光(CMP)机理、动力学控制过程和影响因素研究标明,化学机械抛光是一个复杂的多相反应,它存在着两个动力学过程:

1)抛光首先使吸附在抛光布上的抛光液中的氧化剂、催化剂等与衬底片表面的硅原子在表面进行氧化还原的动力学过程。这是化学反应的主体。

2)抛光表面反应物脱离硅单晶表面,即解吸过程使未反应的硅单晶重新裸露出来的动力学过程。它是控制抛光速率的另一个重要过程。硅片的化学机械抛光过程是以化学反应为主的机械抛光过程,要获得质量好的抛光片,必须使抛光过程中的化学腐蚀作用与机械磨削作用达到一种平衡。如果化学腐蚀作用大于机械抛光作用,则抛光片表面产生腐蚀坑、桔皮状波纹。如果机械磨削作用大于化学腐蚀作用,则表面产生高损伤层。

 

二、蓝宝石研磨液

蓝宝石研磨液(又称为蓝宝石抛光液)是用于在蓝宝石衬底的研磨和减薄的研磨液。

蓝宝石研磨液由优质聚晶金刚石微粉、复合分散剂和分散介质组成。

蓝宝石研磨液利用聚晶金刚石的特性,在研磨抛光过程中保持高切削效率的同时不易对工件产生划伤。可以应用在蓝宝石衬底的研磨和减薄、光学晶体、硬质玻璃和晶体、超硬陶瓷和合金、磁头、硬盘、芯片等领域的研磨和抛光。

蓝宝石研磨液在蓝宝石衬底方面的应用: 

1. 外延片生产前衬底的双面研磨:多用蓝宝石研磨液研磨一道或多道,根据最终蓝宝石衬底研磨要求用6um3um1um不等。

2. LED芯片背面减薄 

为解决蓝宝石的散热问题,需要将蓝宝石衬底的厚度减薄,从450nm左右减至100nm左右。主要有两步:先在横向减薄机上,用50-70um的砂轮研磨磨去300um左右的厚度;再用抛光机(秀和、NTSWEC等)针对不同的研磨盘(锡/铜盘),采用合适的蓝宝石研磨液(水/油性)对芯片背面抛光,从150nm减至100nm[1]左右。

 

三、蓝宝石抛光液

蓝宝石抛光液是以高纯度硅粉为原料,经特殊工艺生产的一种高纯度低金属离子型抛光产品。

蓝宝石抛光液主要用于蓝宝石衬底的抛光。还可广泛用于多种材料纳米级的高平坦化抛光,如:硅片、化合物晶体、精密光学器件、宝石等的抛光加工   

蓝宝石抛光液的特点

1.高抛光速率,利用大粒径的胶体二氧化硅粒子达到高速抛光的目的。

2.高纯度(Cu含量小于50 ppb),有效减小对电子类产品的沾污。

3.高平坦度加工,蓝宝石抛光液是利用SiO2的胶体粒子进行抛光,不会对加工件造成物理损伤,达到高平坦化加工。

蓝宝石抛光液根据pH值的不同可分为酸性抛光液和碱性抛光液。

蓝宝石抛光液的型号: 

碱性型号(pH:9.8±0.5):SOQ-2ASOQ-4ASOQ-6ASOQ-8ASOQ-10ASOQ-12D

酸性型号(pH:2.8±0.5):ASOQ-2AASOQ-4AASOQ-6AASOQ-8AASOQ-10AASOQ-12D

粒径(nm)10~30 30~50 50~70 70~90 90~110 110~130

外观: 乳白色或半透明液体

比重 1.15±0.05

组成 SiO215~30%

Na2O≤0.3%

重金属杂质 ≤50 ppb




关键词: 抛光     机械     表面     化学     蓝宝石     研磨    

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