化学机械抛光是集成电路制造过程实现晶圆全局均匀平坦化关键工艺
思瀚产业研究院    2024-09-26

化学机械抛光（Chemical Mechanical Planarization）是集成电路制造过程中实现晶圆全局均匀平坦化的关键工艺，原理是通过抛光垫将抛光液中的研磨粒子传送到被抛光工件表面，对其表面进行平坦化和去除。

集成电路的制造过程好比建多层的楼房，每搭建一层楼层都需要让楼层足够平坦齐整，才能在其上方继续搭建另一层楼，否则楼面就会高低不平，影响整体性能和可靠性，而能够有效令集成电路的“楼层”达到纳米级全局平整的技术就是 CMP 技术。

化学机械抛光是化学和机械抛光两种形式的结合体，从而避免了单纯化学抛光或者单纯机械抛光时速度慢、一致性差的缺陷。当器件特征尺寸降低至 0.35μm 以下时，为保证光刻的精确度和分辨率，必须进行全局的平坦化，否者芯片的良率将受到极大影响。

由于晶圆表面堆叠的不同薄膜硬度不同，所以不同区域需以不同的速率进行研磨，选择淀积、溅射玻璃 SOG 等传统平坦化技术只能做到局部平坦。但通过化学的和机械的综合作用，CMP 能最大程度缩小较硬与较软材料去除速率的差异，真正做到了“全局”平坦化，也因此在半导体前后道制程中发挥着越来越重要的作用。

如果晶圆（芯片）制造过程中无法做到纳米级全局平坦化，既无法重复进行光刻、刻蚀、薄膜和掺杂等关键工艺，也无法将制程节点缩小至纳米级的先进领域，因此随着超大规模集成电路制造的线宽不断细小化而产生对平坦化的更高要求和需求。

根据不同工艺制程和技术节点的要求，每一片晶圆在生产过程中都会经历几道甚至几十道的 CMP 抛光工艺步骤。从产业上下游关系来看，集成电路制造产业链可分为硅片制造、集成电路设计、集成电路制造、封装测试等四大领域，除集成电路设计领域外，其他领域均有 CMP 设备应用场景。

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