中國粉體網(wǎng)訊 化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）技術(shù)能夠消除芯片表面的高點(diǎn)及波浪形,。CMP通過拋光液中化學(xué)試劑的化學(xué)腐蝕和機(jī)械磨削的雙重耦合作用,，在原子水平上去除表面缺陷，獲得全局平坦化表面,，因此,，拋光液對拋光效果起到至關(guān)重要的影響。
CMP工藝 來源：何潮等,，半導(dǎo)體材料CMP過程中磨料的研究進(jìn)展
CMP拋光液作為影響化學(xué)機(jī)械拋光質(zhì)量和拋光效率的關(guān)鍵因素,，其組分一般包括磨料、氧化劑和其它添加劑,。添加劑一般包括絡(luò)合劑,、螯合劑,、緩蝕劑、表面活性劑,，以及pH調(diào)節(jié)劑等,。通常根據(jù)被拋光材料的物理化學(xué)性質(zhì)及對拋光性能的要求，來選擇所需的成分配置拋光液,。
化學(xué)機(jī)械拋光液各組分 來源：王東哲等,，化學(xué)機(jī)械拋光液的研究現(xiàn)狀
化學(xué)機(jī)械拋光液各組分
1. 磨料
作用：磨料是CMP拋光液中最直接參與去除材料的部分。它們通過物理摩擦作用,，幫助去除工件表面因氧化劑反應(yīng)生成的軟質(zhì)薄膜,。
粒徑和硬度的影響：
粒徑：磨料的大小直接影響到拋光效率和表面質(zhì)量。過大粒徑會增加劃痕和其他表面損傷的風(fēng)險(xiǎn),；而過小粒徑雖然可以提供更好的表面光滑度,，但會顯著降低材料去除率。
硬度：磨料的硬度需要與被拋光材料相匹配,。過硬可能導(dǎo)致表面刮傷或產(chǎn)生更多缺陷,；過軟則會導(dǎo)致材料去除率低下。
選擇：根據(jù)具體應(yīng)用場景選擇合適的磨料類型（如SiO2,、Al2O3,、CeO2等），并精確控制其粒徑分布及硬度,。
不同尺寸的CeO2顆粒
來源：范永宇,，CeO2復(fù)合磨料制備及其在化學(xué)機(jī)械拋光中的應(yīng)用
2. pH調(diào)節(jié)劑
作用：通過調(diào)整拋光液的酸堿度來優(yōu)化化學(xué)反應(yīng)條件，確�,；瘜W(xué)反應(yīng)按照預(yù)期進(jìn)行,。
酸性拋光液：適用于金屬材料拋光，具有較強(qiáng)的溶解能力和較高的拋光效率,。然而,，它對設(shè)備有較高要求，并可能缺乏良好的選擇性,。
堿性拋光液：更適合非金屬材料,，擁有較好的選擇性和較低的腐蝕性，但在尋找高效氧化劑方面存在挑戰(zhàn),。
應(yīng)用：根據(jù)待拋光材料特性和所需表面特性選擇適當(dāng)pH值范圍內(nèi)的拋光液,。
3.氧化劑
作用：氧化劑與工件表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成一層容易被機(jī)械移除的軟質(zhì)物質(zhì),，從而實(shí)現(xiàn)高效且均勻的材料去除,。
重要性：正確選擇氧化劑對于保證拋光過程的有效性和最終產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要。不同材料對應(yīng)不同的最佳氧化劑,。
考慮因素：除了活性外,，還需要考慮到與其他成分之間的兼容性以及對環(huán)境的影響等因素,。
4.抑制劑
作用：抑制劑用來控制化學(xué)侵蝕的程度，使得整個(gè)拋光過程更加可控和平穩(wěn),。它可以提高局部區(qū)域的選擇性蝕刻效果,，同時(shí)減少對設(shè)備本身的損害。
效果：通過添加特定類型的抑制劑,，可以在一定程度上改善拋光液的選擇性,，使其能夠更好地適應(yīng)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的處理需求。
5.表面活性劑
選擇合適的表面活性劑可以同時(shí)起到磨料分散,、表面潤濕,、去污、腐蝕抑制等多種效果,，應(yīng)用潛能巨大,。
第一，可以改善磨料的分散性,。堿性拋光液中CeO2磨料帶負(fù)電荷,，加入陰離子表面活性劑可以增強(qiáng)其Zeta電位，增大磨料間靜電斥力,，實(shí)現(xiàn)拋光液穩(wěn)定,。此外，非離子型表面活性劑的結(jié)構(gòu)中有聚合的長鏈,，吸附在磨料表面可以形成較強(qiáng)的空間位阻,，同樣能增加不溶性磨料的懸浮穩(wěn)定性。
第二,，增強(qiáng)拋光液對工件的潤濕性。通過降低表面張力,，增強(qiáng)對工件表面的潤濕,，使拋光液與凹陷表面充分接觸并發(fā)揮作用，提高拋光性能,。
第三,，減少工件表面的污染。拋光后工件表面會殘留大量磨料和有機(jī)試劑,，且吸附方式會慢慢從物理吸附轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)吸附,，增大去除難度。合適的表面活性劑可優(yōu)先于污染物吸附在工件表面,，從源頭減少污染,，提高拋光潔凈度。第四,，降低腐蝕速率,。在硅襯底的拋光中加入FA/O表面活性劑使得去除凸起部位過程中,，對表面凹陷進(jìn)行類似腐蝕抑制劑的緩蝕保護(hù)，避免過度腐蝕,。
拋光液種類繁多,，大多是根據(jù)客戶的工藝進(jìn)行定制化
根據(jù)研磨顆粒，大致分為二氧化硅拋光液,、氧化鈰拋光液,、氧化鋁拋光液和納米金剛石拋光液。
• 二氧化硅拋光液：以高純度硅粉為原料,，經(jīng)特殊工藝生產(chǎn)的一種高純度低金屬離子型拋光產(chǎn)品,。廣泛用于多種材料納米級的高平坦化拋光。
• 氧化鈰拋光液：穩(wěn)定性能好,，顆粒均勻,，平均粒徑100納米，用于光學(xué)玻璃拋光,。
• 氧化鋁拋光液：氧化鋁拋光液以分級后氧化鋁微粉為原料,，按特殊配方充分混合制備而成，用于各類工件粗拋,、中拋,、精拋工序。
• 納米金剛石拋光液：由優(yōu)質(zhì)金剛石微粉,、復(fù)合分散劑和分散介質(zhì)組成,，配方多樣化，適用性強(qiáng),，廣泛用于硬質(zhì)材料的研磨和拋光,。
來源：上海蔡康光學(xué)儀器有限公司
根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域，大致分為硅拋光液,、銅及銅阻擋層拋光液,、鎢拋光液、鈷拋光液,、層間介質(zhì)層拋光液,、淺槽隔離層拋光液和3D封裝硅通孔拋光液。
• 硅拋光液：用于單晶硅/多晶硅的拋光,，主要用于硅晶圓初步加工,。
• 銅及銅阻擋層拋光液：芯片中銅及阻擋層的去除和平坦化。生產(chǎn)邏輯,、存儲芯片需大量使用,。
• 鎢拋光液：芯片中鎢塞和鎢通孔的平坦化。生產(chǎn)存儲芯片需大量使用，邏輯芯片只用于部分工藝,。
• 鈷拋光液：用于10nm節(jié)點(diǎn)以下芯片中鈷的去除和平坦,。
• 介質(zhì)層拋光液：用于集成電路制造工藝中層間電介質(zhì)和金屬間電介質(zhì)的去除和平坦化
• 淺槽隔離層(STI)拋光液：用于集成電路制造工藝中淺槽隔離的拋光。
• 3D封裝硅通孔(TSV)拋光液：用于對硅通孔(TSV)的拋光,。
來源：東菀市創(chuàng)力半導(dǎo)體科技有限公司
參考來源：
[1] 雷紅等,，化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）技術(shù)的發(fā)展、應(yīng)用及存在問題
[2] 嚴(yán)嘉勝等,，硅晶片化學(xué)機(jī)械拋光液的研究進(jìn)展
[3] 何潮等,，半導(dǎo)體材料CMP過程中磨料的研究進(jìn)展
[4] 燕禾等，化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
[5] 王東哲等,，化學(xué)機(jī)械拋光液的研究現(xiàn)狀
[6] 范永宇,，CeO2復(fù)合磨料制備及其在化學(xué)機(jī)械拋光中的應(yīng)用
[7] 中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所、芯小虎
[8] 上海蔡康光學(xué)儀器有限公司官網(wǎng),、東菀市創(chuàng)力半導(dǎo)體科技有限公司官網(wǎng),、吉致電子科技有限公司官網(wǎng)
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山林）
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