При ХМП на поверхность подложки оказывают совместное воздействие химически активная (травящая) среда и механические частицы или мягкий полировальник. При этом полируемая поверхность притирается к плоскому полировальнику и продукты химической реакции удаляются механически, на поверхности открываются микро-выступы, на которых реакция ускоряется (эффект притирки) ; давление диска также воздействует на микро-выступы, что снова усиливает реакцию в этих точках (эффект давления); содержание полирующего раствора в полировальной ткани усиливает концентрационную поляризацию, а постоянное вращение полировальника и подача свежего раствора способствует смыванию продуктов реакции (эффект перемешивания и очистки); все указанные воздействия исключают возможность прилипания продуктов реакции. Скорость съема, качество поверхности и геометрические параметры подложек, количество и глубина структурных нарушений зависят одновременно как от химических, так и от механических факторов. В начальной стадии ХМП происходит растравливание поверхности подложки по дефектам — образуются грубые риски и ямки в зависимости от характера нарушений. При продолжении полировки дефекты постепенно исчезают.. Толщина снимаемого слоя до появления бездефектной поверхности определяется величиной 'И характером нарушенного слоя от предшествующей стадии обработки.
Различают ХМП абразивными и без-абразивными составами. В первом случае это химико-механическое полирование подложек суспензиями, содержащими двуокись кремния, циркония, титана, цеолит и другие, а во втором — ионно-обменное химико-механическое полирование («ионами меди»), а также полирование раствором гипохлорита натрия, брома в метаноле и др.
При ХМП абразивными суспензиями «процесс полирования в значительной степени определяется скоростью механического удаления образующейся окисной плетки с поверхности полупроводника. Большое значение при этом имеют форма, размер и вид абразивных частиц в суспензии. Для этих целей целесообразно использовать аморфные субмикронные дисперсные порошки некоторых окислов типа 5Юг, 2гОг, А120з, получаемых в условиях низкотемпературной плазмы с размером частиц 0,04—0,12 мкм [46]. Химически активной средой для приготовления суспензии служат щелочные и кислотные растворы, содержащие определенные окислители (зависит от полупроводника). Для улучшения качества полирования и стабилизации суспензии в нее добавляют различные поверхностно-активные вещества (ПАВ); для повышения вязкости раствора добавляют глицерин, этиленгликоль и др. В случае использования в суспензии частиц 5Юг с отрицательным зарядом для получения устойчивых водных суспензий обычно применяют катионо-активные вещества (например алкамон).
При использовании частиц ЗЮг с положительным зарядом для стабилизации суспензий иногда применяют анионо-актнвные 'вещества (например алкилсульфат натрия). Для нейтральных частиц лучший эффект достигается при использовании неиопогеииых ПАВ типа проксанолов, сннтанолов и др. Плазменные высокодисперсные 'порошки имеют весьма развитую и гидрофобную поверхность (общая поверхность составляет — 100 м2). Поэтому для улучшения смачивания поверхности частиц плазменной '5Ю2 в суспензии вводятся ПАВ — аминоспирты (например диэта-ноламин с концентрацией 0,001%).
Параметры полированных подложек три ХМП зависят также от вида и качества полировального полотна. Основными требованиями к полировальному полотну являются размер и количество пор, приходящихся на единицу поверхности, их распределение по толщине верхнего слоя полотна, высота ворса, а также упругие и эластичные свойства, износостойкость и стойкость к истиранию в условиях агрессивной химической среды. В качестве полировальных полотен используются различные виды.
Химико-механическое полирование подложек полупроводников без-абразивными суспензиями проводится в растворах, содержащих ионы двухвалентной меди, хлорит натрия, бром в метаноле и др. В этих методах блок с наклеенными пластинами полупроводника соприкасается с вращающимся полировальным кругом, покрытым тканью (замшей, нейлоном, фланелью и т. д.). На полировальный круг подается, например, раствор брома в метаноле. Концентрация брома поддерживается в определенном диапазоне. Метод обеспечивает получение высококачественной и совершенной поверхности полупроводника с шероховатостью =0,005-г 4-0,01 мкм. Недостатком данного метода является большая токсичность применяемых растворов брома в метиловом спирте вместо бромного травителя целесообразнее использовать растворы гипохлорита натрия, азотнокислой меди и других композиций.
Значительное улучшение качества поверхности при ХМП по сравнению с алмазным полированием сделали этот метод одним из основных заключительных этапов обработки поверхности полу; проводниковых подложек.