藍寶石晶片化學機械拋光液的研制.pdf

1、藍寶石是一種集優(yōu)良的光學性能、物理性能和化學性能于一體的多功能氧化物晶體。單晶藍寶石具有很好的熱特性、耐磨性、電氣特性和介電特性，其硬度僅次于金剛石，達到莫氏9級，在高溫下仍具有較好的穩(wěn)定性，因此在光電子、通訊、國防等領域都具有廣泛的應用。隨著科學技術的不斷發(fā)展，上述應用領域對藍寶示晶體的加工精度和表面完整性要求越來越高，藍寶石的高效低損傷加工技術成為阻礙藍寶石工業(yè)應用的主要障礙。而藍寶石晶體作為典型的難加工材料，目前還沒有非常成熟的高

2、效低損傷加工工藝。由于藍寶石器件在航天、軍事等方面具有十分重要的用途，因此藍寶石晶體加工技術在西方國家都極為保密。化學機械拋光(CMP)是目前唯一能夠實現(xiàn)晶片全局平面化的實用技術和核心技術。然而，由于其工藝的復雜性，人們對CMP機理以及拋光液的作用仍缺乏深入的認識，許多方面還需要進行深入地研究。在CMP過程中，拋光液對被加工表面具有化學腐蝕和機械研磨的雙重作用，對拋光效果產生重要影響，但目前仍存在諸如金屬離子污染、分散性差、材料去除率低

3、等問題。 本文以單晶藍寶石CMP拋光液配方為研究方向，在介紹和分析拋光液的材料去除原理和特點以及總結前人研究成果的基礎上，以提高拋光液的材料去除率、降低拋光液中金屬離子含量和改善拋光液分散性為目標，進行了拋光液配方選擇和優(yōu)化方面的理論和試驗研究，找到了較好的拋光液成分和配方，研制出了性能良好的拋光液。首先通過對拋光工藝的研究，找到了影響拋光質量的主要因素，并針對這些因素制定了拋光液成分選擇和配方優(yōu)化的試驗方案。然后，分析了拋光液

4、各成分的作用原理，以ZYP200型研磨拋光機為試驗平臺，進行了拋光液成分選擇的單因素試驗，通過試驗選出了較適合單晶藍寶石拋光的納米磨料、無機堿、有機堿、分散劑以及表面活性劑等主要成分。接著，以單因素試驗選出的主要成分為基礎，又進行了工藝參數(shù)的優(yōu)化和配方優(yōu)化試驗，研究了拋光過程中各參數(shù)和拋光液各成分含量對拋光效果的影響規(guī)律，得到了拋光效率較高，性能良好的拋光液。研究成果為提高拋光液的拋光質量、材料去除率以及改善拋光液性能，提供了系統(tǒng)的研究