化學(xué)機械拋光 Slurry 的蛻與進

岳飛曾說：“陣而后戰(zhàn)，兵法之常，運用之妙，存乎一心。”意思是說，擺好陣勢以后出戰(zhàn)，這是打仗的常規(guī)，但運用的巧妙靈活，全在于善于思考。正是憑此理念，岳飛打破了宋朝對遼、金作戰(zhàn)講究布陣而非靈活變通的通病，屢建戰(zhàn)功。如果把化學(xué)機械拋光 (CMP，Chemical Mechanical Polishing)的全套工藝比作打仗用兵，那么CMP工藝中的耗材，特別是slurry的選擇無疑是“運用之妙”的關(guān)鍵所在。

“越來越平”的IC制造

2006年，托馬斯?弗里德曼的專著《世界是平的》論述了世界的“平坦化”大趨勢，迅速地把哥倫布苦心經(jīng)營的理論“推到一邊”。對于IC制造來說，“平坦化”則源于上世紀80年代中期CMP技術(shù)的出現(xiàn)。

CMP工藝的基本原理是將待拋光的硅片在一定的下壓力及slurry（由超細顆粒、化學(xué)氧化劑和液體介質(zhì)組成的混合液）的存在下相對于一個拋光墊作旋轉(zhuǎn)運動，借助磨粒的機械磨削及化學(xué)氧化劑的腐蝕作用來完成對工件表面材料的去除，并獲得光潔表面（圖1）。

1988年IBM開始將CMP工藝用于4M DRAM器件的制造，之后各種邏輯電路和存儲器件以不同的發(fā)展規(guī)模走向CMP。CMP將納米粒子的研磨作用與氧化劑的化學(xué)作用有機地結(jié)合起來，滿足了特征尺寸在0.35μm以下的全局平坦化要求。目前，CMP技術(shù)已成為幾乎公認的惟一的全局平坦化技術(shù)，其應(yīng)用范圍正日益擴大。

目前，CMP技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成以化學(xué)機械拋光機為主體，集在線檢測、終點檢測、清洗等技術(shù)于一體的CMP技術(shù)，是集成電路向微細化、多層化、薄型化、平坦化工藝發(fā)展的產(chǎn)物。同時也是晶圓由200mm向300mm乃至更大直徑過渡、提高生產(chǎn)率、降低制造成本、襯底全局平坦化所必需的工藝技術(shù)。