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      熱門關鍵詞:切片拋光皮 切片金剛石拋光液樹脂銅盤/鐵盤
      拋光液的成份組成,其制作方法及使用范圍不同
      2019-04-19
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      在半導體微電子工業領域中,離不開單晶硅、砷化鎵晶體、藍寶石、碳化硅等半導體材料。而為了保證在集成電路元器件的制造過程中的產品性能合格,工藝上會要求前道工藝的產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,加工中極易產生脆裂而導致裂紋,因此欲將其加工至平整光潔,需尋找合適的方法。而到目前為止,沒有哪一種比化學拋光(CMP)技術更適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**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,拋光液是CMP技術的關鍵之一(組成:磨料粒子、腐蝕介質和助劑),其性能直接影響著被拋光工件的表面質量,目前國內外常用的有SiO2膠體拋光液、CeO2拋光液、Al2O3拋光液、納米金剛石拋光液等。

      為了對拋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拋光粉、稀土拋光液、SiO2拋光液、ZrO2拋光液、Al2O3研磨液、金剛石研磨液、碳化硼研磨液等在內的數十種拋光產品,頗受海內外歡迎。下面便以這系列拋光產品為例,細數它們在應用中一些的特點。

      SiO2膠體拋光液

      <SiO2膠體拋光液是以高純度的硅粉或者水玻璃為原料,經過特殊工藝生產的一種高純度金屬離子型拋光產品,廣泛用于多種材料的高平坦化拋光,如硅片、化合物晶體、金屬、寶石等的拋光加工。

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

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



      稀土拋光液

      氧化鈰拋光粉主要成份為二氧化鈰(CeO2),其次分別為氧化鑭(La2O3)、氧化鐠(Pr2O3)、氧氟化鑭(LaOF),此外還含有微量的氧化硅、氧化鋁和氧化鈣,是玻璃拋光的通用磨削材料。



      兩種不同型號的稀土拋光液,區別在于稀土的組成及占比(圖:中研科技)

      隨著工件尺寸的縮小,傳統的硅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。而以二氧化鈰作為研磨顆粒的第二代拋光液,具有高選擇性和拋光終點自動停止的特性,配合粗拋和精拋,能夠十分有效地解決第一代STI工藝缺點,是目前重點發展的產品類型之一。不過由于鈰屬于稀有金屬,并且二氧化鈰提純難度大,因此價格較為昂貴。此外,二氧化鈰的粒度是影響拋光效果的關鍵參數之一,因此納米級二氧化鈰的制備及應用成為了當前研究熱點之一。

      Al2O3拋光液

      藍寶石晶片作為*常用的一種襯底材料之一,它的拋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著明顯的優勢。除此之外,Al2O3拋光液還十分適用于光學鏡頭、單芯光纖連接器、微晶玻璃基板、晶體表面等的精密拋光,應用相當廣泛。



      優秀的Al2O3拋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,隨著制程技術的升級、導線與柵極尺寸的縮小,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產品引入,并在1990年成功應用于64MB的DRAM生產中。1995年以后,CMP技術得到了快速發展,大量應用于半導體產業?;瘜W機械研磨亦稱為化學機械拋光,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**可以實現表面全局平坦化的技術。由于CMP中的拋光墊采用聚氨酯等材料制成,在拋光過程中拋光墊表面發生形變,拋光墊與基片直接接觸區域01不產生拋光效果。因此非接觸區域02的拋光效率決定了整個拋光片的拋光速率。由圖1所示,如果二氧化鈰粒徑分散度較大,非接觸區域02部分則僅有尺寸較大的顆粒參與機械磨削,拋光效率較低。同時,粒徑較大的納米顆粒也會導致拋光表面受到研磨損傷,不利于無機絕緣薄膜的高精度拋光。二氧化鈰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,隨著集成電路產業的飛速發展,化學機械拋光(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。以二氧化鈰作為研磨料的拋光液可以與SiO2發生化學反應,通過化學結合Si-O-Ce拋光SiO2,因此對SiO2的去除速率快。且不同于膠體SiO2等拋光漿料需要在堿性溶液中保存,二氧化鈰基拋光液可以在pH值中性條件下穩定存在,因此在淺溝道隔離、層間介質(ILD)拋光等平坦化工藝中均有廣泛的應用。<br>另外,由于氧化鈰硬度低于氧化硅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族砷化鎵晶片的鏡面拋光。在氧化鈰基CMP拋光液中,為了獲得更快的拋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鈰納米顆粒

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