CMP工艺流程:电子产品化学机械加工

2020年10月21日

关键的外卖

CMP有许多相似的名称，但它们都描述了相同的制造过程，使电子制造更精确。
在半导体工业中有许多不同的CMP应用，导致不同的CMP工艺流程。
尽管CMP是制造许多电子产品的必要条件，但该技术也有一些潜在的缺点，可能会产生问题。

CMP工艺流程

化学机械平面化(CMP)过程。

元件之间适当的配合和尺寸，以及材料之间适当的相互作用，对于创建健壮的电子项目至关重要。随着半导体变得越来越复杂，有必要将材料组合起来，并在元件之间创建非常低的公差配合。化学机械加工(CMP)是半导体和其他电子产品制造过程中的一个重要步骤。CMP结合了化学和机械工艺，以确保每个组件的配合、公差和材料组合良好地一起工作。

什么是化学机械加工(CMP)?

化学机械加工(CMP)是一种确保半导体组件区域水平或平坦化的工艺。它的名字的最后一个词可以是不同的，这个过程可以被描述为平面化或抛光等。该技术的前身在20世纪50年代就已经开发出来了，但直到20世纪80年代和90年代，半导体中才有足够的层数，使得CMP变得至关重要。

层与层之间的相互作用通常会导致表面不平整，需要进行修正，即使是很小的缺陷也会导致电流流动、散热或组件耐久性方面的问题。CMP结合了物理研磨和化学蚀刻来平滑半导体表面。如果没有这种双管齐下的方法，光靠物理研磨就会对零件造成太大的损伤，而光靠化学蚀刻就不能很好地使表面平面化。这些过程产生的摩擦会产生大量的热量，因此有必要小心控制温度。

CMP包括精度在0.2微米(小于千分之一毫米)范围内的平整表面。抛光颗粒的大小、容纳抛光颗粒的衬垫的形状和大小、组成部件的材料以及蚀刻所用的化学物质都可以影响CMP的精度。这并不是影响CMP的所有因素的详尽列表，因此，对于特定的项目，有许多不同的策略、抛光材料和化学试剂都是有效的。设计人员或机械师为他们的组件选择合适的CMP类型是很重要的，因为错误的类型会导致组件不可用。

CMP的应用有哪些?

随着电子产品及其组件尺寸的减小，碎片的清除和组件之间的适当配合变得越来越重要。CMP的集成电路是电子界正在研究的一个领域，因为对更小、更时尚的电子产品的需求不断增加。

CMP的主要应用是在制造集成电路．CMP可以平滑表面，并为电路创建镶嵌金属结构。CMP在单个电路上和在单个芯片上的多个电路上工作得一样好。消除芯片和集成电路上的毛边，可以在更小的空间中放置更多的组件，从而产生更紧凑、性能更高的电子产品。

CMP在光学领域也有应用，它的精密能力可以塑造透镜和通过激光扫描读取的物理数据存储。玻璃手机屏幕是另一个常用的应用CMP的地方，因为玻璃上的微小缺陷会导致不必要的反射或清晰度不足。有些硬盘是由玻璃基材料制成的，因此CMP对这些硬盘的成型至关重要。这些硬盘驱动器与光学驱动器不同，后者用激光从物理介质的凹槽中读取数据。相反，这些驱动器使用激光加热玻璃状的基板来写入。要使这种书写精确，基片表面首先必须本质上完美无瑕，目前只有CMP能够提供这种精确度。

CMP可以精确到微米。

CMP的潜在副作用是什么?

CMP有可能对组件造成重大损害。机械和化学结合的过程对部件施加了巨大的压力，当许多部件靠近时，潜在的应变会增加。如果没有仔细控制，CMP可能会导致一个组件或相邻组件的缺陷。内部组件层可能会出现缺口，从而导致电气弱点，而这些弱点会大大增加组件故障的可能性。虽然通过适当的CMP控制和测试通常可以检测到这些点，但有些可能会遗漏。

用于CMP的工艺有时可以从一个组件中去除多种材料。如果一个部件包含一种以上的材料，CMP可以影响，工程师必须意识到一个条件称为碟形。当CMP一次从一个组件中删除多个材料，并且这些材料以不同的速度删除时，就会发生碟形剥离。去除率的差异会导致元件的外露表面增加，往往会导致平面化失效。

CMP中使用的化学物质并不是专门用来作用于一种特定物质的——它们有可能与它们试图去除的物质一样多的成分相互作用。因此，CMP的化学处理会导致部件的腐蚀。这有时是可以补救的，但如果组件被腐蚀，需要紧密公差的组件通常会被毁。铜腐蚀是半导体行业一个特别持久的问题，因为铜通常不能很好地用其他方法蚀刻。