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化學機械拋光是集成電路制造過程實現(xiàn)晶圓全局均勻平坦化關鍵工藝
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院    2024-09-26

化學機械拋光（Chemical Mechanical Planarization）是集成電路制造過程中實現(xiàn)晶圓全局均勻平坦化的關鍵工藝，原理是通過拋光墊將拋光液中的研磨粒子傳送到被拋光工件表面，對其表面進行平坦化和去除。

集成電路的制造過程好比建多層的樓房，每搭建一層樓層都需要讓樓層足夠平坦齊整，才能在其上方繼續(xù)搭建另一層樓，否則樓面就會高低不平，影響整體性能和可靠性，而能夠有效令集成電路的“樓層”達到納米級全局平整的技術就是 CMP 技術。

化學機械拋光是化學和機械拋光兩種形式的結合體，從而避免了單純化學拋光或者單純機械拋光時速度慢、一致性差的缺陷。當器件特征尺寸降低至 0.35μm 以下時，為保證光刻的精確度和分辨率，必須進行全局的平坦化，否者芯片的良率將受到極大影響。

由于晶圓表面堆疊的不同薄膜硬度不同，所以不同區(qū)域需以不同的速率進行研磨，選擇淀積、濺射玻璃 SOG 等傳統(tǒng)平坦化技術只能做到局部平坦。但通過化學的和機械的綜合作用，CMP 能最大程度縮小較硬與較軟材料去除速率的差異，真正做到了“全局”平坦化，也因此在半導體前后道制程中發(fā)揮著越來越重要的作用。

如果晶圓（芯片）制造過程中無法做到納米級全局平坦化，既無法重復進行光刻、刻蝕、薄膜和摻雜等關鍵工藝，也無法將制程節(jié)點縮小至納米級的先進領域，因此隨著超大規(guī)模集成電路制造的線寬不斷細小化而產(chǎn)生對平坦化的更高要求和需求。

根據(jù)不同工藝制程和技術節(jié)點的要求，每一片晶圓在生產(chǎn)過程中都會經(jīng)歷幾道甚至幾十道的 CMP 拋光工藝步驟。從產(chǎn)業(yè)上下游關系來看，集成電路制造產(chǎn)業(yè)鏈可分為硅片制造、集成電路設計、集成電路制造、封裝測試等四大領域，除集成電路設計領域外，其他領域均有 CMP 設備應用場景。

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