CMP又稱化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)，是使用化學(xué)腐蝕及機(jī)械力對(duì)加工過(guò)程中的硅晶圓或其它襯底材料進(jìn)行平坦化處理。其設(shè)備包括拋光、清洗、傳送三大模塊，其作業(yè)過(guò)程中，拋光頭將晶圓待拋光面壓抵在粗糙的拋光墊上，借助拋光液腐蝕、微粒摩擦、拋光墊摩擦等耦合實(shí)現(xiàn)全局平坦化。目前的集成電路元件普遍采用多層立體布線，因此集成電路制造的前道工藝環(huán)節(jié)要進(jìn)行多次循環(huán)。在此過(guò)程中，CMP技術(shù)是集成電路（芯片）制造過(guò)程中實(shí)現(xiàn)晶圓表面平坦化的關(guān)鍵工藝，是集成電路制造中推進(jìn)制程技術(shù)節(jié)點(diǎn)升級(jí)的重要環(huán)節(jié)。
CMP材料根據(jù)功能的不同，主要分為拋光液、拋光墊、拋光后清洗液、調(diào)節(jié)劑等。拋光墊主要作用是儲(chǔ)存和運(yùn)輸拋光液、去除磨屑和維持穩(wěn)定的拋光環(huán)境等；拋光液在化學(xué)機(jī)械拋光過(guò)程中可使晶圓表面產(chǎn)生一層氧化膜，再由拋光液中的磨粒去除，達(dá)到拋光的目的；清洗液主要用于去除殘留在晶圓表面的微塵顆粒、有機(jī)物、無(wú)機(jī)物、金屬離子、氧化物等雜質(zhì)。
其中，拋光液是一種由去離子水、磨料、PH值調(diào)節(jié)劑、氧化劑以及分散劑等添加劑組成的水溶性試劑。在拋光的過(guò)程中，拋光液中的氧化劑等成分與硅片表面材料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，在表面產(chǎn)生一層化學(xué)反應(yīng)薄膜，后由拋光液中的磨粒在壓力和摩擦的作用下將其去除，最終實(shí)現(xiàn)拋光。
而事實(shí)上，CMP拋光液在集成電路領(lǐng)域的應(yīng)用遠(yuǎn)不止晶圓拋光，半導(dǎo)體使用的CMP制程包括氧化層（Oxide CMP）、多晶硅（Poly CMP）、金屬層（Metal CMP）。就拋光工藝而言，不同制程的產(chǎn)品需要不同的拋光流程，28nm制程需要12~13次CMP，進(jìn)入10nm制程后CMP次數(shù)將翻倍，達(dá)到25~30次。
1.淺溝槽隔離平坦化（STI CMP）
STI淺溝槽隔離技術(shù)是用氧化物隔開(kāi)各個(gè)門電路，使各門電路之間互不導(dǎo)通，STI CMP工藝的目標(biāo)是去除填充在淺溝槽中的過(guò)量電介質(zhì)，并通過(guò)在晶體管之間創(chuàng)建電介質(zhì)隔離來(lái)分離兩個(gè)相鄰的有源器件區(qū)域。隨著技術(shù)向先進(jìn)節(jié)點(diǎn)的發(fā)展，由于晶體管區(qū)域之間的距離更小，對(duì)STI CMP的性能要求變得更加嚴(yán)格。
STI CMP的第一步最重要的工藝性能是確保氧化膜層的均勻性和盡可能少的劃痕，第二步是去除剩余的氧化物并暴露活性氮化物，同時(shí)在溝槽中的氧化物產(chǎn)生盡可能小的凹陷。由于第二步CMP與氮化物直接接觸，任何拋光劃痕都可能對(duì)器件質(zhì)量有害，并最終對(duì)晶圓良率造成影響。
2.層間介質(zhì)平坦化（ILD CMP）
介質(zhì)層是硅器件與金屬層之間及金屬層與金屬層的電絕緣層，也稱為層間介質(zhì)ILD，SiO2是最為常見(jiàn)的層間介質(zhì)，應(yīng)用于做絕緣膜或隔離層，其平整度將影響后續(xù)金屬層的制造。ILD CMP主要目的是平坦化ILD氧化物層，主要研磨二氧化硅（Oxide），將Oxide研磨至一定厚度，從而達(dá)到平坦化。
3.金屬內(nèi)介電層平坦化（IMD CMP）
隨著集成電路集成度的增加，需要更多層的金屬連線才能完成微處理器內(nèi)各個(gè)元件間的相互連接，多層內(nèi)連線在連接過(guò)程中，必須避免金屬線直接接觸而發(fā)生短路現(xiàn)象，金屬層之間必須用絕緣體加以隔離，用來(lái)隔離金屬層的介電材質(zhì)，稱為“金屬間介電層”。其層間介質(zhì)通常常用SiO2，因此IMD CMP）與ILD CMP過(guò)程類似。
4.多晶硅平坦化（Poly CMP）
將STI過(guò)程的溝槽加深，以CVD方式沉積氧化硅或氮化硅后，再以多晶硅作為堆積材料，用CMP去除深溝外多余的多晶硅，并以在硅晶片上及溝槽內(nèi)長(zhǎng)成的氧化硅或氮化硅膜作為CMP的拋光停止層即終點(diǎn)，此方法常見(jiàn)于溝槽電容的制造過(guò)程中。
5.金屬膜拋光（Metal CMP）
在半導(dǎo)體工藝中常用作導(dǎo)線的金屬有鋁、鎢、銅，CMP除了能將金屬導(dǎo)線平整化以外，還能制作（兩層電路）導(dǎo)線間連接的“接觸窗”，即在兩層電路間的絕緣膜上蝕刻出接觸窗的凹槽，再以CVD方式將用作導(dǎo)線材料的金屬沉積其中，最后再以CMP去除多余的金屬層。Metal CMP是對(duì)金屬層進(jìn)行拋光，主要包括鎢（W）和鎢阻擋層CMP、銅（Cu）和銅阻擋層CMP、鋁（Al）CMP等；
因此根據(jù)應(yīng)用的不同工藝環(huán)節(jié)，可以將拋光液分為硅拋光液、銅及銅阻擋層拋光液、鎢拋光液、介質(zhì)層拋光液、淺槽隔離（STI）拋光液以及用于先進(jìn)封裝的硅通孔（TSV）拋光液等。
其中，拋光液是一種由去離子水、磨料、PH值調(diào)節(jié)劑、氧化劑以及分散劑等添加劑組成的水溶性試劑。在拋光的過(guò)程中，拋光液中的氧化劑等成分與硅片表面材料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，在表面產(chǎn)生一層化學(xué)反應(yīng)薄膜，后由拋光液中的磨粒在壓力和摩擦的作用下將其去除，最終實(shí)現(xiàn)拋光。
而事實(shí)上，CMP拋光液在集成電路領(lǐng)域的應(yīng)用遠(yuǎn)不止晶圓拋光，半導(dǎo)體使用的CMP制程包括氧化層（Oxide CMP）、多晶硅（Poly CMP）、金屬層（Metal CMP）。就拋光工藝而言，不同制程的產(chǎn)品需要不同的拋光流程，28nm制程需要12~13次CMP，進(jìn)入10nm制程后CMP次數(shù)將翻倍，達(dá)到25~30次。
1.淺溝槽隔離平坦化（STI CMP）
STI淺溝槽隔離技術(shù)是用氧化物隔開(kāi)各個(gè)門電路，使各門電路之間互不導(dǎo)通，STI CMP工藝的目標(biāo)是去除填充在淺溝槽中的過(guò)量電介質(zhì)，并通過(guò)在晶體管之間創(chuàng)建電介質(zhì)隔離來(lái)分離兩個(gè)相鄰的有源器件區(qū)域。隨著技術(shù)向先進(jìn)節(jié)點(diǎn)的發(fā)展，由于晶體管區(qū)域之間的距離更小，對(duì)STI CMP的性能要求變得更加嚴(yán)格。
STI CMP的第一步最重要的工藝性能是確保氧化膜層的均勻性和盡可能少的劃痕，第二步是去除剩余的氧化物并暴露活性氮化物，同時(shí)在溝槽中的氧化物產(chǎn)生盡可能小的凹陷。由于第二步CMP與氮化物直接接觸，任何拋光劃痕都可能對(duì)器件質(zhì)量有害，并最終對(duì)晶圓良率造成影響。
2.層間介質(zhì)平坦化（ILD CMP）
介質(zhì)層是硅器件與金屬層之間及金屬層與金屬層的電絕緣層，也稱為層間介質(zhì)ILD，SiO2是最為常見(jiàn)的層間介質(zhì)，應(yīng)用于做絕緣膜或隔離層，其平整度將影響后續(xù)金屬層的制造。ILD CMP主要目的是平坦化ILD氧化物層，主要研磨二氧化硅（Oxide），將Oxide研磨至一定厚度，從而達(dá)到平坦化。
3.金屬內(nèi)介電層平坦化（IMD CMP）
隨著集成電路集成度的增加，需要更多層的金屬連線才能完成微處理器內(nèi)各個(gè)元件間的相互連接，多層內(nèi)連線在連接過(guò)程中，必須避免金屬線直接接觸而發(fā)生短路現(xiàn)象，金屬層之間必須用絕緣體加以隔離，用來(lái)隔離金屬層的介電材質(zhì)，稱為“金屬間介電層”。其層間介質(zhì)通常常用SiO2，因此IMD CMP）與ILD CMP過(guò)程類似。
4.多晶硅平坦化（Poly CMP）
將STI過(guò)程的溝槽加深，以CVD方式沉積氧化硅或氮化硅后，再以多晶硅作為堆積材料，用CMP去除深溝外多余的多晶硅，并以在硅晶片上及溝槽內(nèi)長(zhǎng)成的氧化硅或氮化硅膜作為CMP的拋光停止層即終點(diǎn)，此方法常見(jiàn)于溝槽電容的制造過(guò)程中。
5.金屬膜拋光（Metal CMP）
在半導(dǎo)體工藝中常用作導(dǎo)線的金屬有鋁、鎢、銅，CMP除了能將金屬導(dǎo)線平整化以外，還能制作（兩層電路）導(dǎo)線間連接的“接觸窗”，即在兩層電路間的絕緣膜上蝕刻出接觸窗的凹槽，再以CVD方式將用作導(dǎo)線材料的金屬沉積其中，最后再以CMP去除多余的金屬層。Metal CMP是對(duì)金屬層進(jìn)行拋光，主要包括鎢（W）和鎢阻擋層CMP、銅（Cu）和銅阻擋層CMP、鋁（Al）CMP等；
因此根據(jù)應(yīng)用的不同工藝環(huán)節(jié)，可以將拋光液分為硅拋光液、銅及銅阻擋層拋光液、鎢拋光液、介質(zhì)層拋光液、淺槽隔離（STI）拋光液以及用于先進(jìn)封裝的硅通孔（TSV）拋光液等。
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