Caracterización tribológica, térmica, cinética y microtextural superficial de obleas de silicio p tipo CMP para aplicaciones de unión directa de obleas
Autores: Yap, Michelle; Yap, Catherine; Sampurno, Yasa; Whitener, Glenn; Keleher, Jason; Borucki, Len; Philipossian, Ara
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Caracterización tribológica, térmica, cinética y microtextural superficial de obleas de silicio p tipo CMP para aplicaciones de unión directa de obleas
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales electrónicos, ópticos y magnéticos
Palabras clave
Tribológico
Térmico
Cinético
Microtextural de superficie
Pulido químico mecánico
Pulido de silicio
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Investigamos las características tribológicas, térmicas, cinéticas y microtexturales superficiales del pulido químico mecánico (CMP) de obleas de silicio tipo p de 300 mm (y su óxido nativo) a diversas presiones, velocidades de deslizamiento y temperaturas iniciales de la platina. Los resultados mostraron que el mecanismo tribológico dominante tanto para el pulido del óxido nativo como del silicio era la lubricación de frontera. Utilizando datos de fricción, identificamos el momento exacto que correspondía a la eliminación total del óxido nativo y al inicio del pulido del silicio. Esto nos permitió caracterizar por separado las tasas de eliminación de cada capa. Para el óxido nativo, aunque la tasa dependía de la temperatura, la presencia de un umbral de fuerza cortante independiente de la temperatura y las bajas tasas observadas sugirieron que su eliminación por la suspensión era predominantemente mecánica. En contraste, para el pulido del silicio, la ausencia de un umbral de fuerza cortante distintivo y el hecho de que, para el mismo conjunto de consumibles, las tasas eran más de 200 veces mayores para el silicio que para el óxido nativo sugirieron un proceso predominantemente químico con una energía de activación aparente promedio de 0.34 eV. Se confirmó además que la selectividad de tasa entre el óxido nativo y las obleas de control de SiO basadas en PE-TEOS era de aproximadamente 1 a 7, lo que subrayó la importancia de poder medir directamente las tasas de eliminación del óxido nativo. En todos los casos, logramos superficies post-pulido excelentes con valores de rugosidad por debajo de 1 nm. Debido al ablandamiento térmico de la almohadilla termoplástica a temperaturas elevadas, que confirmamos mediante análisis mecánico dinámico, las vibraciones del proceso en general fueron significativamente más altas cuando se empleó el calentamiento de la platina.
Descripción
Investigamos las características tribológicas, térmicas, cinéticas y microtexturales superficiales del pulido químico mecánico (CMP) de obleas de silicio tipo p de 300 mm (y su óxido nativo) a diversas presiones, velocidades de deslizamiento y temperaturas iniciales de la platina. Los resultados mostraron que el mecanismo tribológico dominante tanto para el pulido del óxido nativo como del silicio era la lubricación de frontera. Utilizando datos de fricción, identificamos el momento exacto que correspondía a la eliminación total del óxido nativo y al inicio del pulido del silicio. Esto nos permitió caracterizar por separado las tasas de eliminación de cada capa. Para el óxido nativo, aunque la tasa dependía de la temperatura, la presencia de un umbral de fuerza cortante independiente de la temperatura y las bajas tasas observadas sugirieron que su eliminación por la suspensión era predominantemente mecánica. En contraste, para el pulido del silicio, la ausencia de un umbral de fuerza cortante distintivo y el hecho de que, para el mismo conjunto de consumibles, las tasas eran más de 200 veces mayores para el silicio que para el óxido nativo sugirieron un proceso predominantemente químico con una energía de activación aparente promedio de 0.34 eV. Se confirmó además que la selectividad de tasa entre el óxido nativo y las obleas de control de SiO basadas en PE-TEOS era de aproximadamente 1 a 7, lo que subrayó la importancia de poder medir directamente las tasas de eliminación del óxido nativo. En todos los casos, logramos superficies post-pulido excelentes con valores de rugosidad por debajo de 1 nm. Debido al ablandamiento térmico de la almohadilla termoplástica a temperaturas elevadas, que confirmamos mediante análisis mecánico dinámico, las vibraciones del proceso en general fueron significativamente más altas cuando se empleó el calentamiento de la platina.