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- 2025-05-04 10:29:56
化学机械抛光（CMP）是芯片制造中关键工艺之一，最初由美国商用机器公司（IBM）于1988年应用于4M DRAM器件制造。其目的是通过化学机械手段实现硅片表面的平坦化，以便进行后续的光刻工艺。CMP工艺原理涉及将硅片（正面朝下）与抛光垫接触，通过相对旋转摩擦运动和抛光液的作用，借助化学反应和机械摩擦作用，实现表面平坦化。
CMP技术与传统抛光方法不同，它结合了化学和机械作用，避免了单纯机械抛光可能造成的表面损伤。通过“软硬磨”原理，利用较软的材料实现高质量表面抛光，使化学腐蚀和机械磨削达到平衡，从而实现更高质量的表面平坦化。
随着工艺的不断进步，CMP工艺被广泛应用于多种材料的平坦化，包括二氧化硅介质层（SiO2）、钨（W）、多晶硅（Poly）、浅沟槽隔离层（STI）、铝（Al）、铜（Cu）以及钽（Ta/TaN）阻挡层等。随着新材料和新器件结构的不断发展，CMP工艺在高k金属栅（HKMG）结构、鳍式场效应管（FinFET）及STI的形成、假栅开口（Dummy Gate）、后栅金属栅（Gate Last）的平坦化和局部互连等工艺中发挥着关键作用。
随着器件特征线宽的不断缩小，对光刻设备分辨率的要求越来越高，尤其是7nm以下EUV光刻技术的导入，对硅片表面的平坦化、均匀性、缺陷率的要求越来越严格。这使得CMP工艺的要求比以往任何时候都更加严格，直接促进了抛光液、抛光垫等多种先进技术的快速发展。
CMP工艺应用的关键材料主要包括抛光液、抛光垫和修整盘。抛光液由纳米级固体磨料颗粒和特殊化学试剂组成，固体磨料颗粒提供机械作用，化学试剂提供化学作用。抛光垫具有蓄积和传输抛光液、传递机械载荷、传送抛光废液废屑以及维持化学和机械环境等多重功能。修整盘用于对抛光垫进行修整再生，恢复使用性能。
抛光液根据功能分为介质层抛光液、金属钨抛光液、金属铜抛光液、阻挡层抛光液、TSV抛光液、晶硅抛光液等。抛光垫根据表面形态结构和硬度分为硬抛光垫和软抛光垫，其中多晶硅CMP工艺多使用软抛光垫，其他介质层、金属互连、接触孔等的CMP工艺则采用硬抛光垫与软抛光垫搭配。
金刚石修整盘用于对抛光垫进行修整再生，清除堵塞小孔的碎屑和微粒，去除抛光垫的釉面，恢复其性能。修整盘的使用可以减少更换抛光垫的次数，提高CMP工艺的稳定性。
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