CMP抛光液成分全解密

半导体工艺与设备 2023-06-13 07:03

【TI资料】专为高压系统设计的新型MCU 【应用手册】TI 全新MCU及C29内核的能源设施应用方案

CMP技术（化学机械研磨）在半导体制造中的应用最为广泛，主要用于平坦化晶圆表面。在半导体制造中，CMP技术可以用来去除晶圆表面的氧化层、硅化物、金属残留物等杂质，以保证晶体管等器件的性能和稳定性。CMP技术是现代半导体制造中非常重要的一项技术。

在CMP过程中，需要使用一种特殊的液体研磨剂，即CMP研磨液。常见的抛光液种类有钨 CMP 抛光液，介质cmp抛光液，铜 CM抛光液，铝 CMP 抛光液，硅片抛光液，碳化硅晶圆抛光液，硬盘磁头 CMP 抛光液等。CMP研磨液的成分是多种化学物质的混合物，其中主要包括磨料、缓冲液、抛光剂和添加剂等。

一、CMP抛光液的组成

CMP抛光液是由磨料、缓冲液、抛光剂和添加剂等组成的。其中，磨料主要起到去除硅片表面氧化物和金属残留物的作用，缓冲液主要起到调节pH值和维持液体稳定性的作用，抛光剂主要起到润滑和减少表面摩擦的作用，添加剂主要改善cmp抛光液的分散、化学反应性能。

磨料

磨料是CMP抛光液中最重要的组成部分，它能够去除硅片表面的氧化物和金属残留物，以达到平坦化的效果。磨料的硬度、粒径、形状以及在抛光液中的质量浓度等综合因素决定了磨粒的去除行为及能力。常见的磨料有氧化铝（Al2O3）、氧化硅（SiO2）、氮化硅（Si3N4）等。

不同的磨料有不同的特点和应用场景。例如，氧化铝的硬度较高，适用于去除硬质材料表面的氧化物和残留物，氧化硅的硬度较低，适用于去除软性材料表面的氧化物和残留物。此外，还有一些特殊的磨料，如氧化钨、氮化铝等，它们具有更高的硬度和更好的抛光性能，但也更加昂贵。

缓冲液

缓冲液主要起到调节pH值和维持液体稳定性的作用。在CMP过程中，硅片表面会受到严重的化学反应和摩擦作用，这会导致液体的酸碱度发生变化，影响CMP的效果。因此，需要使用缓冲液来调节pH值，调节抛光液的PH值，以保证CMP过程的稳定性和一致性，CMP抛光液一般分为酸性与碱性两类，前者常用于金属抛光，后者常用于非金属抛光。常见的缓冲液有氨水、磷酸盐、碳酸盐等。

抛光剂

抛光剂是CMP研磨液中的第三个重要组分，它主要起到降低表面张力、防止氧化和腐蚀等作用。抛光剂能够减少CMP过程中摩擦和磨损带来的热量和磨损，以保证CMP过程的稳定性和可控性。常见的抛光剂有硝酸铈、硝酸铝、硝酸镍。

4.添加剂

添加剂主要包括：氧化剂，分散剂，表面活性剂。氧化剂是为了在抛光表面形成一层结合力弱的氧化膜，有利于后续机械去除，在氧化剂的氧化腐蚀与磨料研磨的共同作用下，被加工表面可达到高质量全局平坦化效果。分散剂是为了提高抛光液的分散稳定性，减少溶液中磨料粒子的团聚，从而使磨料均匀悬浮分散在抛光液中，并具有足够的分布稳定性。添加剂是为了改善抛光液的分散稳定性，使分散剂吸附在磨料表面，增强颗粒间的排斥作用。

随着生产效率和生产成本的不断提高，CMP研磨液需要更高效、更稳定、更低成本化。因此，未来的CMP研磨液研发需要加强对各组分的优化和协调，以提高CMP过程的效率和稳定性。但是，CMP研磨液中包含的多种化学物质对环境和健康都有一定的影响。因此，未来CMP研磨液的研发需要更加注重绿色化和环保化。例如，可以采用低毒、低挥发、易降解的成分，减少对环境和健康的影响。