半导体行业 CMP技术还广泛的应用于集成电路(IC)和超大规模集成电路中(ULSI)对基体材料硅晶片的抛光。随着半导体工业的急速发展,对抛光技术提出了新的要求,传统的抛光技术(如:基于淀积技术的选择淀积、溅射等)虽然也可以提供“光滑”的表面,但却都是局部平面化技术,不能做到全局平面化,而化学机械抛光技术解决了这个问题,它是可以在整个硅圆晶片上平坦化的工艺技术。
硅片的化学机械抛光过程是以化学反应为主的机械抛光过程,要获得质量好的抛光片,必须使抛光过程中的化学腐蚀作用与机械磨削作用达到一种平衡。如果化学腐蚀作用大于机械抛光作用,则抛光片表面产生腐蚀坑、桔皮状波纹。如果机械磨削作用大于化学腐蚀作用,则表面产生高损伤层。
依据机械加工原理、半导体材料工程学、物力化学多相反应多相催化理论、表面工程学、半导体化学基础理论等,对硅单晶片化学机械抛光(CMP)机理、动力学控制过程和影响因素研究标明,化学机械抛光是一个复杂的多相反应,它存在着两个动力学过程。
CMP技术综合了化学和机械抛光的优势:单纯的化学抛光,抛光速率较快,表面光洁度高,损伤低,平整性好,但表面平整度和平行度差,抛光后表面一致性差;单纯的机械抛光表面一致性好,表面平整度高,但表面光洁度差,损伤层深。化学机械抛光可以获得较为平整的表面,又可以得到较高的抛光速率,得到的平整度比其他方法高两个数量级,是能够实现全局平面化的有效方法。