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CMP是半导体抛光材料和芯片平坦化的必经之路

所属分类:行业资讯      发布时间:2020-08-24

CMP全称为Chemical Mechanical Polishing, 化学机械抛光, 是半导体晶片表面加工的关键技术之一。

图表1: 集成电路制造过程流程简图

图形1:集成化电路系统研制工作步奏简图

其中单晶硅片制造过程和前半制程中需要多次用到化学机械抛光技术。与此前普遍使用的机械抛光相比, 化学机械抛光能使硅片表面变得更加平坦, 🌄 并且还具有加工成本低及加工方法简单的优势, 因而成为目前最为普遍的半导体材料表面平整技术ꦡ。

图表2: CMP环节对于晶圆表面平坦化示意图

统计图表2:CMP部分而对于晶圆表明比较平整化图示图

化学机械抛光采用将机械摩擦和化学腐蚀相结合的工艺:

化学腐蚀–抛光液:首先是介于🍰工件表面和抛光垫之间的抛𓄧光液中的氧化剂、催化剂等于工件表面材料进行化学反应, 在工件表面产生一层化学反应薄膜;

机械摩擦–抛光垫:然后由抛光𝕴液中的磨粒和由高分子材料制成的抛光垫通过机械作用将这一层化学反应薄膜去除, 使工件表面重新裸露出来, 然后再进行化学反应。

整个过程是化学作用与机械作用的交替进行, 最终完成对工件表面的抛光, 速率慢者控制抛光的速率。

图表3: 硅片抛光过程示意图

图形3:硅片抛光剂历程提醒图

CMP包括三道抛光工序, 主要运用到的材料包括抛光垫、抛光液、蜡、陶瓷片等。不同工序根据目的的不同, 分别需要不同的抛光压力、抛光液组分、pH值、抛光垫材质、结构及硬度等。CMP抛光液和CMP抛光垫是CMP工艺的核心要素, 二者的性质影响着表面抛光质量。

图表4: 化学机械抛光示意图

图形4:检查是否机增加光泽示企图图 而在CMP关键环节之下, 也都存在着各种不一样的品类, 举例子钨/铜非常阻挠层、铝、STI、ILD等。 STI(ShallowTrenchIsolation)即浅垫层分开层, 他的效应主只要用硫化层来分开各级门电源线路(Gate), 使各门电源线路当中互不导通。STI CMP这也就是将晶圆外面的硫化层磨平, 从而恰巧使SIN泄露出来了。

图表5: STI CMP示意图

数据图表5:STI CMP图示图 Oxide CMP涵盖了ILD CMP及IMD CMP, 主若是将阳极氧化硅(Oxide)磨平至需要尺寸, 保持非常平整化。

图表6: Oxide CMP示意图

数据图表6:Oxide CMP提示图 在钨、铜、Poly等各种CMP基本原则此中, 然而客观实在里头是将电门彼此的细缝填色完后, 相对于与众不同部位的碾磨, 使晶圆表面上完成宽阔化或许使须要表显露来的的材质这时表露外面。

图表7: 钨CMP流程示意图

数据图表7:钨CMP程序流程举手图

图表8: Poly CMP流程示意图(Poly为P2)

条形图8:Poly CMP程序流程表示图(Poly为P2)

文章来源:证券研究报告 | 行业深度 《电子半导体材料系列:CMP–晶圆平坦化必经之路, 国产替代放量中》国盛证券

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