做為半導體平坦化的核心技術(shù)，CMP始終備受關(guān)注。CMP指化學(xué)機械拋光，是化學(xué)腐蝕與機械磨削相結合的一種拋光方式 ，是現階段唯一可以實(shí)現晶片全局平坦化的實(shí)用技術(shù)和核心技術(shù)。那么如此關(guān)鍵的半導體CMP工藝有哪些？

半導體CMP是什么？

化學(xué)機械拋光（chemicalmechanicalpolishing,CMP）是集成電路生產(chǎn)制造過(guò)程中實(shí)現晶圓表面平坦化的核心技術(shù)。

GMP工藝融合了機械拋光和化學(xué)拋光，相比于其他平坦化工藝來(lái)講擁有 很大的優(yōu)越性，它不僅可以對硅片表面進(jìn)行局部處理，另外也可以對整個(gè)硅片表面進(jìn)行平坦化處理，是現階段唯能兼顧表面全局和局部平坦化的工藝。

與傳統型的純機械或純化學(xué)的拋光方式 不一樣，CMP工藝是根據表面化學(xué)作用和機械研磨的工藝融合來(lái)實(shí)現晶元表面微米/納米級不一樣材料的清除，進(jìn)而實(shí)現晶圓表面的高度（納米級）平坦化效應，使接下來(lái)的光刻工藝得以進(jìn)行。

半導體CMP工藝介紹

淺槽隔離(STI)拋光

DirectSTICMP拋光工藝

它是比較早被選用的CMP工藝，也是CMP在芯片制造中最基礎的應用。直到現在，選用氧化鈰研磨液的拋光工藝依然是STICMP的主要方式 。

伴隨著(zhù)CMP研磨液的發(fā)展，一種高選擇比(大于30)的研磨液選用氧化鈰(CeO2)做為研磨顆粒。如此一來(lái)，以氮化硅(Si3N4)為拋光中止層的直接拋光(DirectSTICMP)變成現實(shí)。

納米集成電路芯片制程中，STICMP工藝需要磨掉氮化硅(Si3N4)層上的氧化硅(SiO2)，另外又盡量地降低溝槽中氧化硅的凹陷。進(jìn)入45nm及以下節點(diǎn)后，為了填充越來(lái)越窄小的溝槽，LPCVD被選用，其生成的氧化硅薄膜具有更厚的覆蓋層，這顯然增加了CMP的研磨量。

銅CMP工藝

銅CMP中選用雙大馬士革工藝

銅CMP工藝生成于二十一世紀初130nm節點(diǎn)及其之后，始終延用到納米集成電路28~22nm節點(diǎn)。當前的銅CMP工藝通常分為三步:

1. 用銅研磨液(Slurry)來(lái)磨去晶圓上銅布線(xiàn)層表面的大多數多余的銅料;
2. 接著(zhù)用銅研磨液低速精磨與阻擋層接觸的銅，另外根據終點(diǎn)檢測技術(shù)控制研磨中止于阻擋層上;
3. 則用阻擋層研磨液磨除阻擋層及少量的介質(zhì)氧化物，并進(jìn)行CMP后去離子水清洗。

高k金屬柵的拋光

在32nm及以下節點(diǎn)工藝中，高k金屬柵的“柵后方式 ”是生成高k金屬柵的主要方式 之一，這其中CMP擔任著(zhù)頗具挑戰角色?！皷藕蠓绞?”工藝流程中的CMP，初次是ILDCMP，用于研磨開(kāi)多晶門(mén);再次是AlCMP，用于拋光鋁金屬。多晶門(mén)的制程涉及材料種類(lèi)較多，另外要研磨氧化硅、氮化硅及多晶硅。

用“柵后方式 ”經(jīng)CMP生成高k金屬柵

具體來(lái)講:

1. 選用硅膠研磨液，這其中的氧化硅顆粒清除大多數SiO2層，留有100-200nm的氧化硅層在多晶硅門(mén)上;
2. 選用氧化鈰研磨液或固定研磨液，類(lèi)似STICMP，研磨拋光中止在Si3N4層上;
3. 選用硅膠研磨液，清除Si3N4，研磨拋光中止在多晶硅門(mén)上，這就是最富有挑戰的步驟。