氟离子对硅化学机械抛光作用机理研究

摘要

研究了氟(F)离子对硅化学机械抛光速率的促进作用。抛光结果显示,加入2.5%(质量比)的氟化钾(KF)到硅溶胶基碱性抛光液中能够使抛光速率提高57.7%。为了揭示其作用机理,通过测试硅在KF碱性溶液中的开路电位和极化曲线分析了电化学反应过程,其结果表明F离子不仅能够溶解硅钝化层还能增加极化电流,当KF浓度为2.5%(质量比),硅的腐蚀电流密度可达44.5μA/cm2。光电子能谱和接触角的进一步测试表明,F离子的加入减少了硅在碱性水溶液中的氧化物生成,并使得抛光后表面接触角达到93.2°,形成强疏水的表面。结合Pietsch提出的无F条件下硅在碱溶液中原子去除模型,分析了在有F条件下硅的抛光机理。这种机理可以给开发硅衬底高速抛光液提供解决思路。