半導體化學機械研磨（CMP）工藝解密

化學機械研磨工藝：是個材料移除過程，結合化學侵蝕及機械拋光的工藝，將晶片表面平坦化的一個過程，

單純的化學研磨，表面精度較高，損傷低，完整性好，不容易出現表面/亞表面損傷，但是研磨速率較慢，材料去除效率較低，不能修正表面型面精度，研磨一致性比較差；單純的機械研磨，研磨一致性好，表面平整度高，研磨效率高，但是容易出現表面層/亞表面層損傷，表面粗糙度值比較低。化學機械研磨吸收了兩者各自的優點，可以在保證材料去除效率的同時，獲得較完美的表面。

有一種洗面奶產品，裡面帶有顆粒和洗面奶，磨砂洗面奶是在

洗面奶

中新增一些微小的顆粒。透過這些顆粒與面板表面的

摩擦作用

，可以使洗面奶更有效地清除面板

汙垢

以及面板表面老化的

角質細胞

。類似磨砂的同時加上肥皂清洗的結合，這就是化學機械研磨。

研磨製程根據研磨物件不同主要分為：矽研磨（Poly CMP）、矽氧化物研磨（Silicon oxide CMP）、碳化矽研磨（Silicon carbide CMP）、鎢研磨（W CMP）和銅研磨（Cu CMP）。

化學機械研磨通常去除什麼呢？下圖的是不是坑坑窪窪，或者有不想要的犧牲層，那就磨掉嗎

四種典型CMP工藝

為什麼要化學機械研磨？剛出爐的晶片Layer如下圖，高低不平，坑坑窪窪，怎麼辦？ 磨。。。

晶片切面

化學機械研磨用什麼磨？磨頭壓住晶片，下面墊一張砂紙，然後配上洗面奶（研磨液 Slurry），開磨。。。

原理圖

化學機械研磨磨好了什麼樣？ 光滑了，平坦了，白白嫩嫩的樣子

研磨前後

幾個典型的化學機械研磨工序

STI CMP

LI CMP

ILD CMP

大馬士革

化學機械研磨CMP工藝，通常使用研磨墊，研磨液進行研磨，湯湯水水的一個過程。隨著半導體精度的越來越高，CMP的難度變得越來越大，通常來說8寸工廠CMP的員工躺著幹，爽的不得了，12寸工廠CMP的員工幹到躺不下，苦逼哈哈的。

化學機械研磨裝置的樣子，上圖戴斯乃

Ebara EAC