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碳化硅衬底CMP工艺集中供液系统抛光液解决方案

碳化硅衬底CMP工艺集中供液系统抛光液解决方案 博来纳润
2023-10-19
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碳化硅(SiC)在通信、新能源汽车、高速轨道交通、卫星通信、光伏电网、航空航天等领域广泛应用,市场需求供不应求,使得第三代半导体材料具有极大的产业发展加速度。同时,由于碳化硅晶体生长速度非常缓慢,且目前的良率水平有限,因此,碳化硅衬底材料产品价格非常昂贵。对于碳化硅衬底制造后道的切、磨、抛工艺来说,加工的良率和效率就显得极为重要,否则将会产生极大的沉没成本。

目前,国内大部分衬底厂商在双面CMP中一般使用氧化铝为磨料的抛光液搭配无纺布抛光垫,希望凸显氧化铝磨料能相对较快速去除碳化硅晶圆表面由切割和研磨过程中产生的损伤层的优势。但同时氧化铝磨料的特性也决定了它:


01.抛光液分散性和选择性较差


氧化铝磨料在CMP过程中可能难以均匀分布在抛光液中,同时可能难以选择性地去除某些材料表面的特定部分。而氧化硅磨料则具有较好的分散性和选择性。

02.抛光液粘度较大,不易清洗


使用氧化铝磨料进行抛光后,可能需要花费更多的时间和精力来清洗抛光工具和表面,以去除残留的抛光液。


03.硬度较高,易造成工件表面损伤


由于氧化铝磨料的硬度较高,它在抛光过程中可能对工件表面造成新的损伤。


04.容易沉淀,集中供液无法实现


碳化硅CMP中依赖化学作用较机械作用更多,抛光液中化学成分消耗过快,需要持续添加,这就要求抛光液在使用过程中需要搅拌,不搅拌氧化铝磨料就会造成沉淀。


基于上述情况,博来纳润开发出去除效率完全可以媲美氧化铝磨料的以纳米级氧化硅为磨料的碳化硅抛光液(COPOL-133、COPOL-134)。该产品无论碳化硅晶圆粗抛还是精抛等工序均有较优异的表现,同时相较于氧化铝抛光液氧化硅抛光液的悬浮性比较好,在碳化硅抛光工艺中可以实现集中供液。

同时,博来纳润团队在产品研发过程中,对氧化硅磨料表面进行特殊改性,有效解决了氧化硅磨料在强电解质溶液中容易发生聚沉、产生凝胶的问题。结合抛光液中各个组成相互之间的配伍性问题,开发出以高锰酸钾体系为氧化剂的氧化硅抛光液,产品稳定性好、悬浮性好,同时抛光液的去除速率能够与氧化铝抛光液相媲美。

其中,酸性体系氧化硅抛光液COPOL-133,抛光后晶圆表面的粗糙度较氧化铝抛光液抛光后低,划伤进一步减少。

COPOL-133参数及实验数据如下:


   

COPOL-134则是碱性抛光液,对设备的腐蚀要相对酸性要低,在经过5run的使用后COPOL-134的pH和抛光速率仍旧保持稳定,它的寿命相对其他抛光液要更长。

COPOL-134参数及实验数据如下:

COPOL-133和COPOL-134两款抛光液均采用纳米级氧化硅磨料且拥有出色的Si面抛光速率,是一般氧化硅抛光液的3倍以上。同时抛光后具备优异的衬底表面效果,目前已陆续通过多家客户的验证和认可。另外,可根据客户的工艺条件和测试参数,结合抛光液基础配方,进行“最适应抛光液”的客户专属定制,为客户提供依托自主研发和生产的“抛光垫+抛光液+技术服务”CMP材料整体解决方案,协助客户解决在碳化硅、硅片、蓝宝石等泛半导体材料中的CMP工艺问题,欢迎大家垂询沟通!

浙江博来纳润电子材料有限公司

为泛半导体行业的平坦化工艺提供材料整体解决方案

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