文章來源：Tom聊芯片智造

原文作者：芯片智造

化學機械研磨工藝操作的基本介紹以及其比單純物理研磨的優勢介紹。

化學機械研磨 (CMP)，全名Chemical Mechanical Polishing或Chemical Mechanical Planarization，是一種全局平坦化工藝，幾乎每一座晶圓廠都會用到，在現代半導體制造中十分重要。

cmp工藝是什么？

顧名思義，cmp不是單純的物理磨削。它結合了化學腐蝕和機械研磨兩種方式，以達到去除表面不平整材料、實現原子級平整的目的。

拋光液被不斷地滴在拋光墊上，拋光液中的化學成分先與晶圓表面要去除的材料發生輕微化學反應，使其軟化，然后拋光頭施加壓力，并和拋光墊發生相對運動，物理性地除去反應物,達到整平目的。

為什么要使用cmp，單純物理研磨不行嗎？

cmp主要是用來全局平坦化的，如果沒有cmp，甚大規模集成電路（ULSI）的生產就無法進行。因為一個芯片有幾十上百層，每一層都要達到原子層級的平整。如果不進行cmp工序，晶圓表面的上下起伏很大，導致無法繼續進下一工序。就像蓋一棟幾百層的房子，哪怕每層前后差一塊磚的厚度，幾百層下來房子也是要蓋歪的。

在芯片制造中，單純的物理研磨是不行的。因為單純的物理研磨會引入顯著的機械損傷，如劃痕和位錯，且無法達到所需的平整度，因此不適用于芯片制造。

cmp機臺構造？

我將先進的cmp機臺分為8大系統：拋光系統，清洗系統，終點檢測系統，控制系統，傳輸系統，物料供應與廢液處理系統，環境控制系統。

拋光系統：由拋光頭，拋光墊，拋光盤，修正器等組成

清洗系統：在拋光后清洗晶圓，去除殘留的拋光液和拋光產生的碎屑。

終點檢測系統：監測拋光狀態，判斷何時達到預定的拋光終點。

控制系統：軟件，用于控制和監視所有拋光參數和機臺運行狀態。

傳輸系統：負責晶圓的裝載、定位以及在機臺內的傳輸。

物料供應與廢液處理系統：負責輸送拋光液至拋光墊上，以及處理和回收使用過的拋光液和清洗水。

環境控制系統：控制機臺周圍的環境，如溫濕度控制，排氣等

cmp工序中有哪些參數可以調整？

CMP工序中需要優化許多變量。除了薄膜類型和圖案密度等晶圓變量外，CMP 可以控制的參數還包括：時間、壓力（施加到晶圓和拋光墊上的力）、拋光頭及拋光盤速度、溫度、拋光液供給速率、拋光液種類，拋光墊彈性、拋光墊硬度等。

cmp可以拋光哪些材質？

金屬材料：包括Al，W,Cu等互連層；Ti，TiN,Ta,TaN等阻擋層。

介質材料：SiO2，PSG,BPSG，SiNx,Al2O3等。

半導體材料：Si,GaN,SiC，GaAs，InP等等。

審核編輯：湯梓紅