化学机械抛光技术研究现状及进展.pdf

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1、SpeeialReDons综述化学机械抛光技术研究现状及进展董伟(广东技术师范学院天河学院，广东广州510540)摘要：通过回顾化学机械抛光技术的发展历史，概述化学机械抛光技术的实际应用情况，着重阐述了化学机械抛光技术的作用机理、主要构件(抛光机、抛光垫、抛光液)以及抛光工艺参数对加工过程的影响，进一步展望了化学机械抛光技术的发展前景与研究方向。关健词：化学机械抛光研究现状研究进展中图分类号：TH19文献标识码：BThecurrentresearchsituationanddevelopmentofchemicalmechanicalpolishingDONGWei(Tianhe

2、CollegeofGuangdongPolytechnicNormalUniversity，Guangzhou510540，CHN)Abstract：ThispaperreviewstheCMPtechnologydevelopmenthistory，outlinesCMPtechnologyapplication，andemphaticallyillustratestheroleofCMPtechnology．Thenthepaperreviewsthemechanismofpolishingmachine，polishingpad，polishingslurriesandpo

3、lishingprocessparameters，whicharethemajorcon—ponentontheinfluenceofprocessing．Atlastthepaperpredictsthedevelopmentforegroundandre—searchdirectionoftheCMPtechnology．Keywords：ChemicalMechanicalPolishing；ResearchSituations；ResearchDevelopments化学机械抛光(ChemicalMechanicalPolishing，简助于抛光垫和抛光件的相对运动，在磨

4、粒的机械磨削称CMP)是提供超大规模集成电路(VLSI)制造过程中及氧化剂的化学腐蚀作用下机械作用力全面平坦化的一种新技术，其概念最早是由美国的来完成对工件表面的材料去Monsanto于1965年提出⋯o除，并获得光洁的表面J。该技术最初是用于获取高质量的玻璃表面，如二一个完整的CMP工艺常包战中德国曾用此技术制造军事显微镜等。1991年，美括抛光、清洗、检测、工艺控国IBM公司首次将化学机械抛光技术成功应用到64制及废物处理等过程。图1MB动态随机存取存储器(DRAM)的生产中，这标是CMP示意图。图1CMP示意图志着CMP广泛应用的开始。之后各种逻辑和存储器针对化学机械抛光加

5、工的生产以不同的发展规模走向CMP，促进了该技术各过程中的磨损机理和材料去项研究和应用的发展。CMP将纳米粒子的研磨作用除机制，国内外大量的学者进行了研究，归纳起来，主与氧化剂的化学作用有机地结合起来，满足了特征尺要有以下几种建模方法：寸在0．35m以下的全局平面化要求。目前，化学机(1)CMP接触模型(如图2所示)械抛光技术已成为几乎公认为唯一的纳米级全局平面此类模型通过接触力学分析，考虑加工工件和抛化技术。光垫的几何形状与变形量，忽略抛光液流动效应以及其对抛光垫加工的影响。1机理研究Cook以力学的观点来解析CMP抛光过程，内容CMP技术的基本原理是：将抛光片工件(Wafer

6、)包括了抛光颗粒的机械性质以及化学反应等。si—以待加工表面朝下的方式在一定的压力下压向抛光varam、Warnock等人也在此模型基础上开展了一系列垫，在抛光垫和工件中间存在抛光液(由纳米级颗粒、研究，虽然有一定的合理性，但并未完全揭示CMP过化学氧化剂、液体等组成的混合液)流动的条件下，借程中的磨损机理。、uI‘等l平弟等，朋综述SpeciaIReDorls(2)流体理论模型械抛光过程中，与晶片发生化学反应，在其表面产生一此类模型考虑纯流体经过两个光滑表面并分析剪层钝化膜，然后由抛光液中的磨粒利用机械力将反应切应力对材料去除率的影响，忽略抛光颗粒与粗糙表产物去除，从而达到光整

7、加工晶片表面的作用。面的事实。主要有Runnels等人提出的模型。抛光液一般由磨粒(A10、SiO、CeO)、表面活性剂、稳定剂、氧化剂和分散剂等组成，抛光液的流速、硅片人的相对速度小的向F载荷粘度、温度、组成、pH值都会对去除速度有影响Ⅲ。抛光用的磨粒如表1所示。其微观结构如图4所示。表1抛光常用磨粒种类和成分种类粒径／1．~m成分面粗抛光磨粒刚、金刚砂(主要成分AI203，此50～60外还有Fe2O3、SiO2等)一般与油脂组合，由金刚砂、硅藻半精抛光磨粒、O土(SiOj71