IC制造中硅片化学机械抛光材料去除机理研究
摘要：当前信息技术的不断发展，集成电路（IC）是信息产业发展的基础，也是推动高新技术发展的核心力量，化学机械抛光技术也是一种新型的技术，在集成电路的制造过程中可以发挥重要的作用，可以有效的兼顾加工表面的平整度。本文将从IC制造中硅片化学机械抛光材料去除机理方面进行研究，提出相应的措施。
关键词：集成电路；化学机械抛光；材料去除机理；研究
Abstract: With the continuous development of information technology, integrated circuit (IC) is the basis for the development of information industry and the core force to promote high-tech development. Chemical mechanical polishing technology is also a new type of technology that can be used in the manufacturing of integrated circuits An important role that can effectively take into account the smoothness of the processing surface. This article from the IC manufacturing silicon chemical mechanical polishing material removal mechanism to study and put forward corresponding measures.
Key words: integrated circuit; chemical mechanical polishing; material removal mechanism; research
集成电路（IC）是微电子技术的核心，也是当前的一种新技术，可以推动社会信息技术的不断发展，是当前重要的科学技术，是以半导体集成电路作为基础。当前国际上以微电子为基础的制造业发展迅速，成为重要的科学技术产业，需要更好地掌握微电子的制造技术，能够有效的促进科学技术的不断进步和发展，能够在当前激烈的市场竞争中占据重要的位置。集成电路对国民经济的发展有着重要推动作用。
一、 研究的背景和意义
IC是集成电路，属于信息技术产业发展中的基础部分，是推动信息技术发展的重要核心力量，化学机械抛光简称CMP,这种技术可以有效兼顾加工表面的全局和局部的平整度，化学机械抛光技术已经成为当前使用最为广泛的平坦化技术，能够在材料的制备阶段用于加工单晶硅。CMP技术在很大程度上主要是对材料去除机理的认识和理解，当前随着信息技术的不断发展，CMP技术在很多的方面还存在问题，对其技术也提出更高的要求。集成电路是微电子技术的核心，主要是以半导体集成电路为基础的一种信息技术产业，对于国民经济的发展有着重要的促进作用，也是当前发展迅速和竞争激烈的一个发展领域，先进的微电子技术能够更好的促进科学技术的进步和发展，提升企业的经济效益。半导体是通过多个电子元件的集成形成一种集成电路。从20世纪60年代，集成电路也经历了从小到大的一种发展趋势，电路的集成度还在不断增长，21世纪的微电子技术的存储容量也由3G时代发展到3T时代。当前随着计算机、通信以及网络技术的不断发展，对于集成电路的要求也越来越高，集成电路也逐渐朝着一种高速化、高集成化的方向发展，其中IC制造追求薄膜化和导线多层化的发展趋势中，半导体工艺技术遇到新的一种挑战，集成电路芯片技术在硅片的表面生长的一种工艺，一种全局的平坦化技术由于制作过程中，出现的一系列不利因素，会严重影响到集成电路制成技术的可靠性。
二、相关的技术特点
CMP技术是一种化学机械抛光技术，主要由硅片夹持器、工作台以及抛光液供给装置三部分组成，在工件的表面会产生一种化学反应，改变原有工件表面材料的化学元素，生成一层能够去除的反应膜，这种反应膜主要是通过磨粒和抛光垫的机械作用去除，将工件表面极薄的材料去除之后，能够获得一种高精度、没有加工缺陷的工件表面。这种化学机械抛光技术是将化学作用与机械作用共同结合的一种技术，其中的影响因素也是比较多，首先是工件表面与抛光垫之间的氧化剂和材料进行化学反应，随后抛光液中的高分子材料通过化学反应之后会将表层的薄膜去除，工件表面就有明显的裸露，之后再重复上面的化学反应步骤，这样通过化学反应与机械作用之间的交替结合能够对工件的表面进行抛光。CMP是当前使用比较广泛的一种技术，具有很多的优点，也成为当前使用最广泛的一种平坦化技术，所具备的优点：（1）能够对工件的表面进行全局化的平坦；（2）能平坦化不同的材料，能对多层金属互连的介质中的绝缘体、导体等进行全局平坦化；（3）能够在同一次的抛光过程中对多层材料进行平坦化；（4）可采用大士革工艺制作金属图形，是一种减薄表面层材料的工艺，能够有效的去除表面的缺陷。
三、IC制造中CMP材料去除机理的研究分析
在CMP去除机理的研究过程中，其中建模和仿真是CMP去除机理中的重要手段，CMP主要分为三种：磨粒尺度模型、特征尺寸以及芯片尺度等，其中磨粒尺度主要是研究微小尺度下的磨粒以及抛光液的化学性质，找到影响材料去除率的一些关键参数，对于芯片尺度方面的研究主要是布线图案的宽度、沟槽宽度以及抛光时间等方面，主要是优化IC设计，对过程参数进行分析等，通过建立一定的模型对硅片表面存在的材料进行预测和去除，要采取相应的措施去除硅片材料表面存在的一种非均匀性。
硅是制造芯片的主要半导体材料，是半导体产业中最重要的材料，硅经过合理的加工，硅能够提纯到半导体制造所需的足够高的纯度，消耗更低的成本，其中单晶硅片是集成电路的基础部分，在化学机械抛光的技术中，研磨或者是抛光是化学机械抛光前的重要加工工序。将铜作为布线金属与传统的铝材料存在的不同之处主要是，铜不能产生易挥发的一种物质，将铜应用到IC制造中，已经设计出与铝不同的一种工艺结构用来解决存在的一些问题，主要是采用镶嵌的技术方法进行布线，需要将电介质层进行平坦化的处理，在平坦化之后的电介质层上制作图案，在多层布线的芯片制造过程中，CMP技术也是使用比较广泛的一种技术，其中抛光垫属于化学机械抛光系统中的重要组成部分，在化学机械抛光过程中，能够起到一定的支撑作用，能够对硅片的表面产生一种力的作用，去除硅片表面的材料，抛光垫的性能对化学机械抛光的过程会产生重要的影响。
在集成电路的制造中所使用的抛光垫主要是聚氨酯类的材料，主要成分是发泡体固化的聚氨酯，表面会有一定密度的微凸峰，主要是用于支撑抛光液中的磨粒，可以直接或者是间接去除硅片表面的材料，抛光垫表面的微孔可以通过收集的作用，传送抛光液，使抛光更加均匀。另外，抛光垫也会影响到抛光硅片的表面质量和平坦性，抛光垫的硬度对抛光的均匀性也有很大的影响，为了能够更好的维护抛光垫的表面质量，一般使用的抛光垫是“上硬下软”的复合式结构抛光垫，硅片化学机械抛光通常是将机械作用与化学作用进行有机结合。其中抛光的表面能够和抛光液发生一定的化学反应，生成一种物质能够去除表面的反应膜，使抛光的表面更加平坦化。
结语
综上所述，当前信息技术的不断发展，其中集成电路是信息技术的基础，也是推动技术发展的重要核心力量，化学机械抛光技术可以实现工件表面的平坦化，利用集成电路的相关原理结合化学反应和机械作用实现工件表面的平坦化。
参考文献：
[1]苏建修.IC制造中硅片化学机械抛光材料去除机理研究[D].大连理工大学,2013.
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[3]翟靖.SiO_2抛光液实验研究[D].江南大学,2012.
[4]王彩玲.300mm硅片化学机械抛光设备及其关键技术研究[D].大连理工大学,2010
作者简介：李丽红（1982—），女，河北唐山人，本科学历，讲师，研究方向：数控机床及自动化装备等。
