抛光垫、磨料、化学添加剂等都会影响最终的拋光性能

​酸性氧化铝抛光液在碳化硅化学机械抛光中的应用

  碳化硅CMP过程受多种因素的影响，例如抛光垫、磨料、化学添加剂等都会影响最终的拋光性能。在过去几年中，许多学者从磨料和氧化剂的选择的角度出发，对如何提高碳化硅的抛光性能做了大量的研究。

在之前的研究中，碳化硅CMP中常用的磨料有氧化硅、氧化铝、 金刚石。氧化硅由于硬度较低导致材料移除率过低，而金刚石虽然可大幅度提高材料移除率,但是由于其硬度太高,造成抛光后的碳化硅表面不可逆转的缺陷。而硬度适中，移除速率较快的氧化铝则成为绝大多数厂家和学者们研究的对象。

  本文选用氧化铝为磨料、高锰酸钾为氧化剂的抛光液,研究了酸性条件下高锰酸钾浓度对碳化硅材料移除率的影响以及本文中所研制的抛光液配方对最终碳化硅抛光性能的影响。
 

实验结果表明：随着高锰酸钾浓度增加，材料移除率逐渐增大，且C面移除率明显提高,最高达到4.85μm/h,远远高于碱性条件下过氧化氢体系。表面光滑度随着高锰酸钾浓度增加而增加，当高锰酸钾浓度为0.25%时，材料表面几乎没有划痕，随着高锰酸钾浓度进一步增加，表面划痕增多，当高锰酸钾浓度为0.4%时，碳化硅表面出现较深的划痕。当高锰酸钾浓度较低时，由于碳化硅较高的惰性，导致无法被氧化，因此MRR较低，随着高锰酸钾浓度增加，碳化硅逐渐被氧化成氧化硅软层，通过氧化铝的研磨将其去除，因而移除率较高，表面较为光滑，随着高锰酸钾浓度进一步增加，MRR虽然可以提高，但是过高的盐浓度使磨料颗粒发生聚集，因此当高锰酸钾浓度为0.4wt%时，表面较为粗糙。

本章研究了氧化剂浓度对材料移除率和抛光性能的影响以及加入硝酸铝对最终碳化硅抛光性能的影响，结论如下:

(1)以氧化铝为磨料，高锰酸钾为氧化剂的抛光液在酸性条件下对碳化硅进行抛光，大大提高了碳化硅的材料移除率(尤其C面移除率可达4.85μm/h)，且材料移除率随高锰酸钾浓度的增大而增大;表面缺陷随高锰酸钾浓度先降低后升高，效果佳的高锰酸钾浓度为0.25%;

(2)加入硝酸铝可以优化碳化硅的抛光性能，使抛光前后pH漂移较小，颗粒分散稳定，减少划痕，降低碳化硅的表面粗糙度，提高抛光质量。