半导体晶圆CMP化学机械研磨抛光的原因
什么是CMP化学机械研磨抛光?
CMP(Chemical Mechanical Polishing)其实为化学与机械研磨(C&MP)的意思,化学作用与机械作用平等。
目前CMP已成为半导体制程主流,其重要的原因主要有二:
①为了缩小芯片面积,因此采用集成度高、细线化的多层金属互连线(七层以上),因线宽极细,且需多层堆叠,故光刻制程即为一关键步骤。若晶圆表面凹凸不平,平坦度差,则会影响光刻精确度,因此需以CMP达成晶圆上金属层间之全面平坦化(Global Planarization)。
②为了降低元件之电阻电容延迟(RC Delay),提高运算速度,因此将内联机由电阻系数较高之铝改为较低之铜。但铜不易产生高挥发性之化合物,以目前技术,不易进行量产之等离子蚀刻,所以目前多采镶嵌制程,即先在绝缘层上定义所需图案,再沉积铜金属,最后再以CMP将多余铜金属磨除。
机械研磨与化学作用,而达成磨平晶圆上之金属层、阻障层、绝缘层。晶圆上不平表面与研磨垫(Pad)互相接触研磨,两者之间并添加由酸性或碱性研磨液(Solution)与超细固体研磨粒(Abrasive)组成之研磨浆(Sluny)。藉由研磨粒之「机械」研磨磨与研磨液之「化学」作用,二种作用同时进行,而将不平表面去除,使表面平坦。
CMP主要消耗品为载具膜(Carrier Film)、研磨垫pad及研磨浆slurry。广义CMP包含CMP后清洁(Post-CMP Cleaning)。
CMP工艺高效稳定、工艺组合灵活,可实现晶圆纳米级全局平坦化,满足先进制程技术需求,已在集成电路、先进封装、大硅片等制造工艺中批量应用。
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