電子級(jí)晶圓的CMP

2021年04月14日

化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)是一種創(chuàng)新的技術(shù),用于襯底和多層器件平坦化,以獲得優(yōu)異的平面度。如今,CMP已經(jīng)成為制備和加工電子級(jí)晶圓的一種關(guān)鍵方法:通過去除表面材料來使晶圓的形貌平坦,這一過程是通過化學(xué)反應(yīng)和應(yīng)用“溫和”研磨力的組合來實(shí)現(xiàn)的。

CMP是一種特殊的研磨,使用包括氧化鋁(Al2O3)等磨料在兩個(gè)表面一起磨削。機(jī)械研磨和化學(xué)機(jī)械拋光的主要區(qū)別在于拋光液與晶圓的化學(xué)相互作用。其最簡(jiǎn)單的形式可以描述如下:CMP將化學(xué)活性粒子或化學(xué)氧化劑引入到加工中,這些粒子與晶圓最表層發(fā)生反應(yīng)形成可通過磨料輕易去除的軟材料。

現(xiàn)代CMP所面臨的挑戰(zhàn)包括:更嚴(yán)格的缺陷要求,多變的表面和周圍化學(xué)物質(zhì),磨料納米顆粒的尺寸、形貌和功能性,新型襯底材料,對(duì)埃級(jí)均勻性的要求。CMP的整體優(yōu)秀性能是保證電子級(jí)晶圓和最終產(chǎn)品成功的途徑。

在典型的CMP過程中,晶圓通過表面張力或背壓固定在載體上,然后壓在貼有拋光墊的轉(zhuǎn)盤上。磨料、化學(xué)助劑和氧化劑混合成拋光液分散在這兩個(gè)表面之間的界面上。材料去除率由轉(zhuǎn)盤的相對(duì)速度和壓力、晶圓和拋光液之間的化學(xué)活性以及在拋光液中工作的磨料的物理化學(xué)性質(zhì)決定。

如果上述因素中的每一個(gè)都得到優(yōu)化,CMP就可以保證在高效去除的條件下獲得高度平坦化、無缺陷的外延級(jí)襯底。

例如,圣戈班精密拋磨事業(yè)部開發(fā)了一系列氧化鋁拋光液,專門用于碳化硅(SiC)襯底拋光。近期,單晶碳化硅在微電子和印刷電子制造中越來越受到重視,碳化硅極高的效率和優(yōu)異的熱性能有助于高功率微電路的設(shè)計(jì)。然而,復(fù)雜的微觀結(jié)構(gòu)和高硬度的材料已被證明難以用于外延,因?yàn)榈玫揭粋€(gè)合適外延級(jí)表面充滿了挑戰(zhàn)。

圣戈班的ClasSiCTM 系列拋光液采用了新型納米磨料(60nm左右)和高效氧化劑,從而能夠提高材料去除率,并改善SiC襯底的平坦化。盡管該系列拋光液的材料去除率很高(單片機(jī)>10μ/hr),但其劃傷和其它缺陷率包括亞表面損傷非常低。

在電子級(jí)晶圓的CMP中,必須要考慮晶圓的獨(dú)特機(jī)械性能,從而針對(duì)性的使用拋光液來提高最終產(chǎn)品的質(zhì)量,這是非常重要的。

圣戈班精密拋磨和CMP

在電子級(jí)晶圓和功能性表面CMP領(lǐng)域,圣戈班精密拋磨事業(yè)部是專業(yè)機(jī)構(gòu)之一。例如:我們?yōu)镾iC襯底平坦化提供ClasSiCTM系列產(chǎn)品,并為氮化鋁(AlN)、氮化鎵(GaN)、藍(lán)寶石(Al2O3)、硅(Si)和氮化硅(SiNx)等材料的CMP開發(fā)了獨(dú)特的解決方案。