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淺談半導(dǎo)體材料的研磨拋光
日期:2021年10月19日    來源:
磨削和研磨等磨料處理是生產(chǎn)半導(dǎo)體芯片的必要方式,然而研磨會(huì)導(dǎo)致芯片表面的完整性變差。因此,拋光的一致性、均勻性和表面粗糙度對(duì)生產(chǎn)芯片來說是十分重要的。


研磨與拋光的區(qū)別

研磨利用涂敷或壓嵌在研具上的磨料顆粒,通過研具與工件在一定壓力下的相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)加工表面進(jìn)行的精整加工。研磨可用于加工各種金屬和非金屬材料,加工的表面形狀有平面,內(nèi)、外圓柱面和圓錐面,凸、凹球面,螺紋,齒面及其他型面。加工精度可達(dá)IT5~I(xiàn)T1,表面粗糙度可達(dá)Ra0.63~0.01微米。

拋光是利用機(jī)械、化學(xué)或電化學(xué)的作用,使工件表面粗糙度降低,以獲得光亮、平整表面的加工方法。

兩者的主要區(qū)別在于:拋光達(dá)到的表面光潔度要比研磨更高,并且可以采用化學(xué)或者電化學(xué)的方法,而研磨基本只采用機(jī)械的方法,所使用的磨料粒度要比拋光用的更粗,即粒度大。故生產(chǎn)芯片,研磨拋光都是必不可少的一個(gè)方式。

一. 研磨處理

利用硬度比被加工材料更高的微米級(jí)顆粒,在硬質(zhì)研磨盤作用下產(chǎn)生微切削,實(shí)現(xiàn)被加工芯片表面的微量材料去除,使工件的尺寸精度達(dá)到要求。

磨料:研磨液通常使用1微米以上顆粒由表面活性劑、PH調(diào)節(jié)劑、分散劑等組分組成,各組分發(fā)揮著不同的作用。

為了滿足研磨工藝要求,研磨液應(yīng)具有:

1)良好的懸浮性,短時(shí)間內(nèi)不能產(chǎn)生沉淀,分層等問題。

2)良好的流動(dòng)性,粘度低,易于操作。

3)稀釋能力強(qiáng),便于降低成本,方便運(yùn)輸。

4)研磨工藝后,便于清洗研磨盤。

5)良好的潤滑性,在研磨工藝上降低劃傷點(diǎn)。


研磨時(shí)磨料的工作狀態(tài)

1)研磨顆粒在家具與研磨盤之間發(fā)生滾動(dòng),產(chǎn)生滾軋效果。

2) 研磨顆粒壓入到盤磨盤表面,實(shí)現(xiàn)微切削加工。

需要注意的地方

1)研磨后肉眼觀察無任何劃傷后才可進(jìn)行拋光,如有劃傷應(yīng)是研磨料被污染,應(yīng)清洗盤磨盤、夾具、導(dǎo)流槽等。清洗后再研磨可解決劃傷問題。

2)研磨芯片時(shí)如出現(xiàn)一致性較差和均勻性較差,可測量研磨盤平整度,修盤后可解決。

二.拋光處理

利用微細(xì)磨料的物理研磨和化學(xué)腐蝕,在軟質(zhì)拋光布輔助作用下,未獲得光滑表面,減小或消除加工變質(zhì)層,從而獲得表面高質(zhì)量的加工方法。

拋光布開槽作用:儲(chǔ)存多余拋光液,防止拋光液堆積產(chǎn)生損傷;作為向工件供給拋光液的通道;作為及時(shí)排廢屑的通道,防止劃傷。

影響拋光的工藝的因數(shù):拋光盤轉(zhuǎn)速、夾具壓力、拋光時(shí)間以及拋光液的濃度和流速等,如:

1)加工速度過高,會(huì)因離心力將拋光液甩出工作區(qū),降低加工穩(wěn)定性,影響精度。精加工應(yīng)用低速、低壓力。

2)在一定范圍內(nèi)增加夾具壓力可提高拋光效率,壓力減小可減小表面粗糙度。

3)拋光液的濃度增加,拋光速率增加,但可能會(huì)引起質(zhì)量惡化。

4)拋光液的流速過大,會(huì)導(dǎo)致橘皮現(xiàn)象。可增加蠕動(dòng)泵控制流速

5)拋光后表面如有殘留物,可用清水拋光5分鐘解決臟污問題

值得一提的是,在研磨拋光處理中研磨液和拋光液是極其重要的,其既能提高速率、平整度、一致性,有利于后續(xù)清洗,使得研磨粒子不會(huì)殘留在粒子表面。

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