​cmp工艺是什么？化学机械研磨工艺操作的基本介绍

文章来源：Tom聊芯片智造

原文作者：芯片智造

化学机械研磨工艺操作的基本介绍以及其比单纯物理研磨的优势介绍。

化学机械研磨 (CMP)，全名Chemical Mechanical Polishing或Chemical Mechanical Planarization，是一种全局平坦化工艺，几乎每一座晶圆厂都会用到，在现代半导体制造中十分重要。

cmp工艺是什么？

顾名思义，cmp不是单纯的物理磨削。它结合了化学腐蚀和机械研磨两种方式，以达到去除表面不平整材料、实现原子级平整的目的。

抛光液被不断地滴在抛光垫上，抛光液中的化学成分先与晶圆表面要去除的材料发生轻微化学反应，使其软化，然后抛光头施加压力，并和抛光垫发生相对运动，物理性地除去反应物,达到整平目的。

为什么要使用cmp，单纯物理研磨不行吗？

cmp主要是用来全局平坦化的，如果没有cmp，甚大规模集成电路（ULSI）的生产就无法进行。因为一个芯片有几十上百层，每一层都要达到原子层级的平整。如果不进行cmp工序，晶圆表面的上下起伏很大，导致无法继续进下一工序。就像盖一栋几百层的房子，哪怕每层前后差一块砖的厚度，几百层下来房子也是要盖歪的。

在芯片制造中，单纯的物理研磨是不行的。因为单纯的物理研磨会引入显著的机械损伤，如划痕和位错，且无法达到所需的平整度，因此不适用于芯片制造。

cmp机台构造？

我将先进的cmp机台分为8大系统：抛光系统，清洗系统，终点检测系统，控制系统，传输系统，物料供应与废液处理系统，环境控制系统。

抛光系统：由抛光头，抛光垫，抛光盘，修正器等组成

清洗系统：在抛光后清洗晶圆，去除残留的抛光液和抛光产生的碎屑。

终点检测系统：监测抛光状态，判断何时达到预定的抛光终点。

控制系统：软件，用于控制和监视所有抛光参数和机台运行状态。

传输系统：负责晶圆的装载、定位以及在机台内的传输。

物料供应与废液处理系统：负责输送抛光液至抛光垫上，以及处理和回收使用过的抛光液和清洗水。

环境控制系统：控制机台周围的环境，如温湿度控制，排气等

cmp工序中有哪些参数可以调整？

CMP工序中需要优化许多变量。除了薄膜类型和图案密度等晶圆变量外，CMP 可以控制的参数还包括：时间、压力（施加到晶圆和抛光垫上的力）、抛光头及抛光盘速度、温度、抛光液供给速率、抛光液种类，抛光垫弹性、抛光垫硬度等。

cmp可以抛光哪些材质？

金属材料：包括Al，W,Cu等互连层；Ti，TiN,Ta,TaN等阻挡层。

介质材料：SiO2，PSG,BPSG，SiNx,Al2O3等。

半导体材料：Si,GaN,SiC，GaAs，InP等等。

审核编辑：汤梓红