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探討電子材料表面拋光中化學與機械的平衡及其優化對策論文
隨著現代化電子材料表面質量要求不斷提高，電子材料的表面拋光技術也在快速發展，將電子材料在專業化分子量的基礎上進行表面拋光，是現階段獲得高質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機械拋光主要是指將電子材料在標準分子量前提下進行的拋光技術。目前，化學機械拋光技術逐漸成為一種全局化的平面拋光技術，但是在實際工作中仍然存在化學與機械的平衡問題，需要針對問題制定科學的優化方案。
1 電子材料表面化學機械拋光的基本論述
現階段，隨著科學技術的快速發展以及半導體行業的創新進步，拋光技術逐漸成為目前半導體規模化制造的關鍵性技術，電子材料需要利用拋光技術減少表面的污痕。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已經不能滿足其基本需要，常規的拋光技術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。從國外引進的電子材料表面化學機械拋光技術得到快速發展應用，因其具有的單晶深亞微米電路，可以在一定程度上實現電子材料表面拋光的超細加工[1]。電子材料的表面化學機械拋光技術主要是利用磨具以及化學泥漿開展機械以及化學的移除工作。但是，在電子材料表面拋光的實際工作中，化學機械拋光的某些去除機制依舊存在模糊現象，從某種程度上來講化學機械拋光技術不可以詳細觀察到晶圓片各部分之間的接口。在電子材料的表面化學機械拋光技術應用過程中，磨料的正確選擇以及規范化的化學試劑在一定程度上決定了它的去雜質能力以及電子材料表面靶材的實際質量。因此，在化學機械拋光技術的應用期間要準確了解到電子材料的實際材料性能，科學選擇化學機械拋光的磨料、磨具以及化學工藝。
2 現階段電子材料表面拋光中化學與機械平衡分析
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、很容易產生反應以及不容易發生反應。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生反應的電子材料、難以研磨但容易產生反應的電子材料、容易研磨但是難以產生反應的電子材料以及難以研磨且難以發生反應的電子材料。具體來說：第一，容易研磨且容易發生反應的電子材料主要是指導體材料，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用品的粘附。第二，難以研磨但容易產生反應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生研磨反應，但是從某種程度上來講，難以研磨但容易產生反應的電子材料比較容易被含有堿性物質的藥物氧化以及水合。第三，容易研磨但是難以產生反應的電子材料主要是指用于專業化集成電路以及標準化微機電系統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氧的專業化光刻膠，并且具有穩定的化學性質以及穩定的熱性質。這種電子材料可以用于表面拋光的微細加工。第四，難以研磨且難以發生反應的電子材料主要是指寬帶隙的標準化合物材料，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惰性較大的特點。
2.2 電子材料表面的化學機械拋光
對于電子材料表面的化學機械拋光，也要根據不同性能的電子材料采用不同的表面拋光技術。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生反應的電子材料表面拋光。現階段微機電系統電子材料的表面化學機械拋光技術的使用頻率正在不斷增加，其主要原因是減小尺寸，從而實現機械設備的專業化高度集成[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攝氏度的環境下，有效分解電子材料表面的雜質，但是在室溫環境下，則其化學反應相對較慢。容易研磨但是難以產生反應的電子材料表面拋光技術主要取決于準確的機械研磨方法以及質量優良的硬磨料，可以有效克服電子材料的化學惰性性質。第二，容易研磨且容易發生反應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生劃痕。在化學機械表面拋光技術中，消除目標電子材料是成膜、材料磨膜以及鈍化過程循環重復的結果。容易研磨且容易發生反應的電子材料表面拋光的質量水平取決于化學反應泥漿與目標的拋光材料，但是，操作過程中高化學移除以及鈍化層會使電子材料的表面更加粗糙。因此，要高度重視化學機械拋光中軟磨料的使用和化學反應中試劑的科學選擇。第三，難以研磨但容易產生反應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機械拋光中形成摩擦力，從而使電子材料升溫，最終導致其軟化甚至破裂，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。在這個化學機械拋光技術實施過程中，應確保在化學反應的基礎上利用軟磨料進行表面機械拋光，實現材料表面光滑。
3 電子材料表面拋光中化學與機械平衡的優化對策
在電子材料表面拋光的化學與機械平衡優化過程中，要針對不同電子材料采取不同的優化對策。比如，對于容易研磨且容易發生反應的電子材料來說，比較容易與化學材料或物質發生反應，這就要求表面拋光技術中要有較高的化學反應，配合相對輕微的機械拋光，從而確保化學機械拋光技術的順利完成。對于難以發生反應的電子材料來說，它們具有很強的化學惰性，在電子材料的化學機械表面拋光過程中，主要根據機械磨損來發揮作用，同時配合化學硬磨料確保拋光表面的平滑。
4 結語
總而言之，現階段電子材料表面拋光的化學機械拋光技術是一項專業性較強的精加工技術，應用范圍越來越廣。但是，由于電子材料化學機械拋光技術產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，要根據電子材料的不同性能，不斷加強表面拋光技術化學與機械的優化平衡。
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