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1、化学机械抛光技术的研究进展第9卷第6朝2003年12月JOURNAL上海大学学报(自然科学版)OFSHANGHAIUNIVERSITY(NATURALSCIENCE)V01・0・NoDec52003文章编号：10072861(2003)08—049409雷红1,雒建斌2,张朝辉2(1・上海大学纳米中心，上海200436{2・清华大学摩擦学国家重点实验室，北京100084)摘要：化学机械抛光(chemica1mechanica1polishing,简称CMP)技术几乎是迄今惟一的可以提供全局平面化的表而精加工技术，可广泛用于集成电路芯片、计算机硬磁盘、微型机械
2、系统（MEMS）、光学玻璃等表面的平整化该文综述了CMP技术的研究现状，指出了CMP急待解决的技术和理论阀题，并对其发展方向进行了展望.关键词：表面微加工；化学机械抛光；平整化中圈分类号：TH117文献标识码：AAdvancesinChemica1Mechanica1Po1ishingLEIHon91,LUOJianbin2,ZHANGCao—hui2(1.ResearchCentno——SNanoTechno1ogy,Shany,Shanghai200436,China2.StateKeyLaborogy,TsinghuaUniversity,Be1000
3、84tChina)Abstract；Chemica1mechanica1po1ishing(CMP)istheon1yfinishmachiningtechniqueuptodateforsurfaceglobalplanarization,whichhasbeenwidelyusedforthnufacturingofintegrateds(IC),harddisk,microstems(MEMS),emsfCMPewetofCMPisKeywords:surfacemieng；chenfica1mechanicag；planarization在微电子制造
4、中，一直遵循摩尔定律和按比例缩小原理这两个著名定律，以每隔3年芯片的集成度翻两番（增加4倍），特征尺寸缩小1/3的速度发展.目前芯片的特征线宽为0.125pm，预计到2010年将达0・05/zm・硅片作为集成电路（IC）芯片的基础材料，其表面粗糙度和表面平整度成为影响集成电路刻蚀线宽的重要因素之一.目前，由于器件尺寸的缩小、光学光刻设备焦深的减小，已要求片子表面平整度达到纳米级“J・在计算机硬盘技术中，近年存储密度以每年60%的速度快速上升[2],目前计算机磁头的飞行高度已降低到10nm左右0”】，并有进一步下降的要求，磁头与磁盘间运行如此的接近要求磁头及硬
5、盘表面超光滑，磁头、磁盘的表面粗糙度、波纹度和纳米划痕不仅影响磁头的飞行稳定性，而且影响表面的抗腐蚀性，目前磁头、磁盘的表面粗糙度和波纹度均要求达到纳米级.同时，对于像光通讯中的晶体、精密阀门、光学玻璃、导电玻璃、机械磨具、陶瓷、金属材料、微电机系统（MEMS）、宝石、平面显示器、光导摄像机等表面的高精加工的要求也日益提高.超光滑、平整，无微观缺陷的高精表面已成为关系这些高技术产品性+收稿日期；20030516作者简介；雷红（1968〜）t男，期北襄樊人•博士后,主要从事纳米摩擦学研究万方数据?495?能的重要因素.随着电了产品表面质量要求的不断提高，表面平
6、坦化加工技术也在不断发展.如最初半导体基片大多采用机械抛光的平整方法，但得到的表面损伤极其严重[50；基于淀积技术的选择淀积、溅射玻璃5oG(spinon一g1ass)>低压CVD(chemica1vapordeposit).等离子体增强CVD、偏压溅射和属于结构的溅射后同腐蚀、热回流、淀积〜腐蚀一淀积等方法I6o也曾在Ic工艺中获得应甩，但均属局部平面化技术，其平坦化能力从儿微米到儿十微米不等，不能满足特征尺寸在0.35pm以下的全局平面化要求.1991年IBM首次将化学机械抛光技术成功应用到64MbDRAM的生产中”],之后各种逻辑电路和存储器以不同的发
7、展规模走向CMP,CMP将纳米粒子的研磨作用与氧化剂的化学作用有机地结合起来，满足了特征尺寸在0.35pm以下的全局平而化要求.CMP可以引人注目地得到用其他任何平面化加：亡不能得到的低的表面形貌变化o]・El前，化学机械抛光技术已成为几乎公认为惟一的全局平面化技术”]，其应用范围正日益扩大.与其他技术不同，CMP技术是从实践中发展起来的，其发明、发展及走向应用都是在工业界而不是在学术界完成的，因而系统性的研究尤其是理论研究还比较欠缺,
