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CMP

在製造微晶片的各個階段,晶圓表面必須完全平坦或是平坦化。這樣做是為了去除多餘的材料,或是為了下一層的電路結構建立完全平坦的基底。

為了達成此目的,晶片製造商使用名為化學機械平坦化或簡稱 CMP 的製程。化學機械平坦化會移除晶圓正面的多餘材料並進行平坦化,方法是透過在晶圓背面施加精確的下壓力,將正面壓在特殊材料的旋轉墊上;特殊材料包含了化學物質和研磨劑的混合物。

雖然概念很簡單,但奈米級的化學機械平坦化其實是很複雜的製程。在晶圓表面堆疊的不同薄膜各自具有不同的硬度,所以去除速率不同。這可能會導致「凹陷」和「侵蝕」等現象,也就是較軟的部分會凹到較硬材料的平面之下,這並非我們樂見的狀況。為了彌補這個情形,特別添加化學物質和研磨墊材料,以最小化材料去除速率的變異。無論到來的薄膜均勻度為何,若要確保在整個 300mm 晶圓上保持均勻適量的材料,此製程必須在材料移除過程中,對晶圓背面不同位置施加不同的下壓力道,同時停在正確的位置,以避免研磨掉重要的底層結構。應用材料公司開發了先進的控制系統,能在整個晶圓的多個點持續地量測薄膜厚度,並每秒調整研磨下壓力道多次,讓每次每片晶圓有一致的研磨結果。

整個化學機械平坦化製程短至60 秒就能完成,包括退出化學機械平坦化系統前之研磨後晶圓清潔製程,包含洗滌、沖洗和乾燥。現今的化學機械平坦化技術正在解決材料去除均勻性、更大產能以及更低成本的嚴苛要求。先進應用(例如三維邏輯、記憶體和先進封裝結構)需要更佳的去除控制,同時如果這些新整合方案要具備成本競爭力,就需要降低成本和提高產能。