CMP（化学机械抛光）是目前现代工业制造中唯一用于集成电路制造中工件表面抛光和晶片表面整体平面化的技术。CMP 工艺通过化学和机械作用实现表面抛光。它广泛应用于集成电路技术、晶圆芯片平面化、航空航天材料、金属工业以及光电工业材料的镜面抛光。.
吉之岛电子 CMP 抛光工艺示意图
根据抛光材料的类型，CMP 可分为三大类：
(1) 基质：主要是硅材料。.
(2) 金属：包括铝/铜金属互连层、扩散阻挡层和粘附层（如 Ta/Ti/TiN/TiNxCy）。.
(3) 电介质：包括 ILD（层间介质），如 SiO2/BPSG/PSG，以及钝化层或阻挡层，如 Si3N4/SiOxNy。.
在 CMP 加工过程中，抛光浆料中的化学剂会氧化基底材料的表面，形成相对较软的氧化层。然后通过机械摩擦去除氧化层。氧化膜形成和机械去除的重复循环实现了有效抛光。.
在 CMP 材料领域，抛光浆料和抛光垫是最关键的材料。其他抛光材料包括抛光头、研磨板、检测设备和清洁设备。.
抛光泥浆
抛光浆液是影响化学机械抛光质量和效率的关键因素。其性能通常通过测量材料去除率 (MRR) 和表面粗糙度 (Ra) 来评估。其成分一般包括磨料、氧化剂和其他添加剂。配方的选择基于被抛光材料的物理化学特性和对抛光性能的要求。.
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CeO2（氧化铈）抛光浆料：适用于软金属、硅和其他材料的抛光。它是应用最广泛的抛光浆料，常用于手机屏幕、光学玻璃、液晶显示器和硬盘等产品的化学机械抛光。.
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Al2O3（氧化铝）抛光浆料：硬度高，成本低。主要用于铝合金和不锈钢等金属材料以及蓝宝石基底。.
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SiO2（氧化硅）抛光浆料：具有粒度小、纯度高的纳米级特性，适用于半导体集成电路、蓝宝石和碳化硅基底的抛光。.
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金刚石抛光浆料：具有高硬度和角状磨粒的特点，适用于光学晶体、磁头、硬盘、超硬合金和陶瓷等硬质材料。.
根据工艺要求，抛光浆料可分为粗抛光浆料、中抛光浆料和精抛光浆料。需要根据被抛光材料的特性来调整和改进配方。.
抛光垫
在化学机械抛光过程中，抛光垫具有以下功能：
(1) 储存并向抛光区输送抛光浆，以确保抛光的连续性和均匀性。.
(2) 转移材料以消除所需的机械负荷。.
(3) 清除抛光区域的副产品（如氧化产物和抛光碎片）。.
(4) 形成一定厚度的抛光浆料层，为抛光过程中的化学反应和机械去除提供场所。.
根据材料的不同，抛光垫可分为硬质和软质两种。硬质抛光垫可更好地确保工件表面的平整度，而软质抛光垫可实现损伤层薄、表面粗糙度低的抛光表面。常用的硬抛光垫包括粗布抛光垫、纤维抛光垫和聚乙烯抛光垫。软抛光垫包括聚氨酯垫、复合抛光垫和绒布垫。精细抛光表面通常使用精细抛光垫，如阻尼布抛光垫。.
目前，在国家政策的支持下，中国在中低端 CMP 领域已基本实现了对国外技术和产品的国产化替代。但在高端设备和前沿技术方面，与国际巨头相比仍有较大差距。继续深入研究 CMP 技术，生产具有自主知识产权的关键材料、设备或工艺，实现高端 CMP 抛光材料的自主技术和专利，减轻购买国外抛光耗材的成本压力，是抛光行业所有从业者努力和发展的方向。.
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