化學機械拋光 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?！币馑际钦f，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)，其應用范圍正日益擴大。

目前，CMP技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成以化學機械拋光機為主體，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)。