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1、化学机械抛光工艺（CMP）摘要：本文首先定义并介绍CMP工艺的基本工作原理，然后，通过介绍CMP系统，从工艺设备角度定性分析了解CMP的工作过程，通过介绍分析CMP工艺参数，对CMP作定量了解。在文献精度中，介绍了一个SiO2的CMP平均磨除速率模型，其中考虑了磨粒尺寸，浓度，分布，研磨液流速，抛光势地形，材料性能。经过实验，得到的实验结果与模型比较吻合。MRR模型可用于CMP模拟，CMP过程参数最佳化以及下一代CMP设备的研发。最后，通过对VLSI制造技术的课程回顾，归纳了课程收获，总结了课程感悟。关键词：CMP、研磨液、平均磨除速率、设备Abstrac
2、t：ThisarticlefirstdefinedandintroducesthebasicworkingprincipleoftheCMPprocess,andthen,byintroducingtheCMPsystem,fromtheperspectiveofprocessequipmentqualitativeanalysistounderstandtheworkingprocessoftheCMP,andbyintroducingtheCMPprocessparameters,makequantitativeunderstandingonCMP.I
3、nliteratureprecision,introduceaCMPmodelofSiO2,whichtakesintoaccounttheparticlesize,concentration,distributionofgrindingfluidvelocity,polishingpotentialterrain,materialperformance.Aftertest,theexperimentresultcomparedwiththemodel.MRRmodelcanbeusedintheCMPsimulation,CMPprocessparame
4、teroptimizationaswellasthenextgenerationofCMPequipmentresearchanddevelopment.ThroughthereviewofVLSImanufacturingtechnologycourse,finallysumsupthecourse,summedupthecourse.Keyword:CMP、slumry、MRRs、device1.前言随着半导体工业飞速发展，电子器件尺寸缩小，要求晶片表面平整度达到纳米级。传统的平坦化技术，仅仅能够实现局部平坦化，但是当最小特征尺寸达到0.25μm以下时
5、，必须进行全局平坦化。常见的传统平面化技术很多。如热流法，旋转玻璃法，回蚀法，电子环绕共振法，选择淀积，低压CVD，等离子增强CVD,淀积-腐蚀-淀积法等。但它们都属于局部平面化工艺，不能做到全局平面化。90年代兴起的化学机械抛光技术（CMP）则从加工性能和速度上同时满足硅片图形加工的要求，其也是目前唯一可以实现全局平坦化的技术[1]。2.基本原理2.1CMP定义CMP就是用化学腐蚀和机械力对加工过程中的硅晶圆或其它衬底材料进行平滑处理。2.2CMP工作原理[2]如图1，将硅片固定在抛光头的最下面，将抛光垫放置在研磨盘上，抛光时，旋转的抛光头以一定的压力压
6、在旋转的抛光垫上，由亚微米或纳米磨粒和化学溶液组成的研磨液在硅片表面和抛光垫之间流动，然后研磨液在抛光垫的传输和离心力的作用下，均匀分布其上，在硅片和抛光垫之间形成一层研磨液液体薄膜。研磨液中的化学成分与硅片表面材料产生化学反应，将不溶的物质转化为易溶物质，或者将硬度高的物质进行软化，然后通过磨粒的微机械摩擦作用将这些化学反应物从硅片表面去除，溶入流动的液体中带走，即在化学去膜和机械去膜的交替过程中实现平坦化的目的。其反应分为两个过程[3]：化学过程：研磨液中的化学品和硅片表面发生化学反应，生成比较容易去除的物质；物理过程：研磨液中的磨粒和硅片表面材料发生
7、机械物理摩擦，去除化学反应生成的物质。2.3CMP主要参数[4](1)平均磨除率(MRR)在设定时间内磨除材料的厚度是工业生产所需要的。(2)CMP平整度与均匀性 平整度是硅片某处CMP前后台阶高度之差占CMP之前台阶高度的百分比。(3)选择比 在CMP中，对不同材料的抛光速率是影响硅片平整性和均匀性的一个重要因素。(4)表面缺陷 CMP工艺造成的硅片表面缺陷一般包括擦伤或沟、凹陷、侵蚀、残留物和颗粒污染。2.4CMP系统CMP系统[5]（图1）包括：CMP设备、研磨液(抛光液)、抛光垫、抛光终点检测及工艺控制设备、后CMP清洗设备、浆料分布系统、废物处理
8、和测量设备。其中研磨液和抛光垫为消耗品。图1. CMP设备组成（1
