IC或半導體元器件製程工藝中的CMP是指什麼?

時間 2021-09-10 18:44:40

1樓:

化學機械拋光,是現在主流的表面平坦化工藝,主要功能是用來把晶圓表面的薄膜磨平。

在半導體製造過程中,會在晶圓表面繪製金屬走線,然後再用氧化矽之類的絕緣層將各層金屬走線分隔開。問題是如果直接在金屬線上面澱積氧化矽,氧化層會在有金屬線的部分形成突起。而且隨著金屬層數的增加,這種突起也會不斷疊加,最終可能會導致高層金屬線因為起伏過大而斷裂。

上圖是沒有做平坦化的乙個例子,剖面圖中可以看到柵極、場氧還有金屬線都會造成起伏,圖中兩層金屬間的過孔因為起伏的原因邊緣變薄了。如果就這麼做下去,要不了幾層金屬就會使得過孔幾乎沒法做,平坦化工藝就是為了解決這個問題。

平坦化顧名思義就是讓表面變得平坦,使得各層之間的佈線差異不會影響到其他層。過去的平坦化工藝有熱回流(高溫使得二氧化矽半液化,通過流動自我平坦)、反刻(澱積保護層,利用乾法刻蝕的選擇比削除下層突出部分)、旋塗(在凹陷處填入填充劑,並用離心力平整)等,但它們的平坦化效果都不足與CMP相比,現在基本已經全被CMP取代了。

傳統的機械拋光手段應用在半導體工藝時有乙個巨大的缺陷,那就是研磨深度無法精確控制,由於晶圓表面的薄膜厚度極小,研磨時一點偏差都會造成嚴重後果。CMP是利用化學和機械手段結合來解決這個問題,CMP在拋光時需要加入特定的化學試劑,使得拋光過程中指定的材質的研磨速率遠高於其他材質。比如在研磨二氧化矽時,所使用的試劑只會與二氧化矽反應,讓機械拋光二氧化矽變得容易。

而一旦二氧化矽被磨穿,露出下面的金屬,由於金屬不與這種試劑反應,機械拋光的阻力就會增大,速度變慢,我們就可以從此判斷二氧化矽已經研磨完成了。CMP的這一特性使得我們可以精確地控制研磨深度,保證研磨到材質交介面立刻停止,不像傳統拋光手段一樣會磨過頭或者不足。

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