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探討電子材料表面拋光中化學(xué)與機械的平衡及其優(yōu)化對策論文
隨著現(xiàn)代化電子材料表面質(zhì)量要求不斷提高，電子材料的表面拋光技術(shù)也在快速發(fā)展，將電子材料在專業(yè)化分子量的基礎(chǔ)上進行表面拋光，是現(xiàn)階段獲得高質(zhì)量水平電子材料拋光表面的主要手段之一。電子材料表面拋光的化學(xué)機械拋光主要是指將電子材料在標(biāo)準(zhǔn)分子量前提下進行的拋光技術(shù)。目前，化學(xué)機械拋光技術(shù)逐漸成為一種全局化的平面拋光技術(shù)，但是在實際工作中仍然存在化學(xué)與機械的平衡問題，需要針對問題制定科學(xué)的優(yōu)化方案。
1 電子材料表面化學(xué)機械拋光的基本論述
現(xiàn)階段，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展以及半導(dǎo)體行業(yè)的創(chuàng)新進步，拋光技術(shù)逐漸成為目前半導(dǎo)體規(guī)模化制造的關(guān)鍵性技術(shù)，電子材料需要利用拋光技術(shù)減少表面的污痕。對于表面存在某種缺陷的特殊電子材料，普通意義上的機械拋光技術(shù)已經(jīng)不能滿足其基本需要，常規(guī)的拋光技術(shù)也隨著電子材料的實際拋光需求逐步進化為更高級別的混合表面拋光技術(shù)。從國外引進的電子材料表面化學(xué)機械拋光技術(shù)得到快速發(fā)展應(yīng)用，因其具有的單晶深亞微米電路，可以在一定程度上實現(xiàn)電子材料表面拋光的超細(xì)加工[1]。電子材料的表面化學(xué)機械拋光技術(shù)主要是利用磨具以及化學(xué)泥漿開展機械以及化學(xué)的移除工作。但是，在電子材料表面拋光的實際工作中，化學(xué)機械拋光的某些去除機制依舊存在模糊現(xiàn)象，從某種程度上來講化學(xué)機械拋光技術(shù)不可以詳細(xì)觀察到晶圓片各部分之間的接口。在電子材料的表面化學(xué)機械拋光技術(shù)應(yīng)用過程中，磨料的正確選擇以及規(guī)范化的化學(xué)試劑在一定程度上決定了它的去雜質(zhì)能力以及電子材料表面靶材的實際質(zhì)量。因此，在化學(xué)機械拋光技術(shù)的應(yīng)用期間要準(zhǔn)確了解到電子材料的實際材料性能，科學(xué)選擇化學(xué)機械拋光的磨料、磨具以及化學(xué)工藝。
2 現(xiàn)階段電子材料表面拋光中化學(xué)與機械平衡分析
2.1 電子材料在性能上的分類
不同電子材料在性能上存在某種程度的差異，電子材料的主要性能可以概括為四種，分別為容易研磨、很難研磨、很容易產(chǎn)生反應(yīng)以及不容易發(fā)生反應(yīng)。在實際工作中電子材料可以在性能上進行組合，主要包括容易研磨且容易發(fā)生反應(yīng)的電子材料、難以研磨但容易產(chǎn)生反應(yīng)的電子材料、容易研磨但是難以產(chǎn)生反應(yīng)的電子材料以及難以研磨且難以發(fā)生反應(yīng)的電子材料。具體來說：第一，容易研磨且容易發(fā)生反應(yīng)的電子材料主要是指導(dǎo)體材料，比如銅、鋁等材料，這些材料比較容易受到硅溶液或者漿解散化類化學(xué)用品的粘附。第二，難以研磨但容易產(chǎn)生反應(yīng)的電子材料主要是指絕緣氧化物電子材料，它相對來說不容易使硅溶液和二氧化硅材料的表面產(chǎn)生研磨反應(yīng)，但是從某種程度上來講，難以研磨但容易產(chǎn)生反應(yīng)的電子材料比較容易被含有堿性物質(zhì)的藥物氧化以及水合。第三，容易研磨但是難以產(chǎn)生反應(yīng)的電子材料主要是指用于專業(yè)化集成電路以及標(biāo)準(zhǔn)化微機電系統(tǒng)中的絕緣性聚合體電子材料。比如，SU-8就是一種厚度較高的基于環(huán)氧的專業(yè)化光刻膠，并且具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)以及穩(wěn)定的熱性質(zhì)。這種電子材料可以用于表面拋光的微細(xì)加工。第四，難以研磨且難以發(fā)生反應(yīng)的電子材料主要是指寬帶隙的標(biāo)準(zhǔn)化合物材料，比如SiC 電子材料。這種性能的電子材料具備硬度相對較高以及化學(xué)惰性較大的特點。
2.2 電子材料表面的化學(xué)機械拋光
對于電子材料表面的化學(xué)機械拋光，也要根據(jù)不同性能的電子材料采用不同的表面拋光技術(shù)。具體可以從以下幾個方面進行論述：第一，容易研磨但是難以產(chǎn)生反應(yīng)的電子材料表面拋光。現(xiàn)階段微機電系統(tǒng)電子材料的表面化學(xué)機械拋光技術(shù)的使用頻率正在不斷增加，其主要原因是減小尺寸，從而實現(xiàn)機械設(shè)備的專業(yè)化高度集成[2]。在電子材料的濕法腐蝕工作過程中，SU-8 過氧化氫材料可以在溫度為一百攝氏度到一百三十?dāng)z氏度的環(huán)境下，有效分解電子材料表面的雜質(zhì)，但是在室溫環(huán)境下，則其化學(xué)反應(yīng)相對較慢。容易研磨但是難以產(chǎn)生反應(yīng)的電子材料表面拋光技術(shù)主要取決于準(zhǔn)確的機械研磨方法以及質(zhì)量優(yōu)良的硬磨料，可以有效克服電子材料的化學(xué)惰性性質(zhì)。第二，容易研磨且容易發(fā)生反應(yīng)的電子材料表面拋光。這類材料中的鋁和銅都屬于互連線材料，相對來說比硅膠的性能更柔和，作為磨料的硅膠還會對某些金屬材料表面產(chǎn)生劃痕。在化學(xué)機械表面拋光技術(shù)中，消除目標(biāo)電子材料是成膜、材料磨膜以及鈍化過程循環(huán)重復(fù)的結(jié)果。容易研磨且容易發(fā)生反應(yīng)的電子材料表面拋光的質(zhì)量水平取決于化學(xué)反應(yīng)泥漿與目標(biāo)的拋光材料，但是，操作過程中高化學(xué)移除以及鈍化層會使電子材料的表面更加粗糙。因此，要高度重視化學(xué)機械拋光中軟磨料的使用和化學(xué)反應(yīng)中試劑的科學(xué)選擇。第三，難以研磨但容易產(chǎn)生反應(yīng)的電子材料表面拋光。這類材料中的二氧化硅表面拋光的主要工作原理是二氧化硅中的氧化膜可以在化學(xué)機械拋光中形成摩擦力，從而使電子材料升溫，最終導(dǎo)致其軟化甚至破裂，使二氧化硅材料的塑性變形。此外，被軟化變形的氧化膜能夠被堿性溶液所水合，從而完成表面拋光。在這個化學(xué)機械拋光技術(shù)實施過程中，應(yīng)確保在化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)上利用軟磨料進行表面機械拋光，實現(xiàn)材料表面光滑。
3 電子材料表面拋光中化學(xué)與機械平衡的優(yōu)化對策
在電子材料表面拋光的化學(xué)與機械平衡優(yōu)化過程中，要針對不同電子材料采取不同的優(yōu)化對策。比如，對于容易研磨且容易發(fā)生反應(yīng)的電子材料來說，比較容易與化學(xué)材料或物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，這就要求表面拋光技術(shù)中要有較高的化學(xué)反應(yīng)，配合相對輕微的機械拋光，從而確保化學(xué)機械拋光技術(shù)的順利完成。對于難以發(fā)生反應(yīng)的電子材料來說，它們具有很強的化學(xué)惰性，在電子材料的化學(xué)機械表面拋光過程中，主要根據(jù)機械磨損來發(fā)揮作用，同時配合化學(xué)硬磨料確保拋光表面的平滑。
4 結(jié)語
總而言之，現(xiàn)階段電子材料表面拋光的化學(xué)機械拋光技術(shù)是一項專業(yè)性較強的精加工技術(shù)，應(yīng)用范圍越來越廣。但是，由于電子材料化學(xué)機械拋光技術(shù)產(chǎn)生背景以及加工過程中影響因素的制約，使其存在部分局限性。因此，在實際工作過程中，要根據(jù)電子材料的不同性能，不斷加強表面拋光技術(shù)化學(xué)與機械的優(yōu)化平衡。
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