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集成电路化学机械抛光工艺必不可少的耗材——化学机械抛光CMP材料

2021-12-22 14:04
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       化学机械抛光CMP材料是集成电路化学机械抛光工艺必不可少的耗材,化学机械抛光工艺是半导体制造过程中的关键流程之一,抛光材料则是该工艺必不可少的耗材。在整个半导体材料成本中,抛光材料仅次于硅片、电子气体和掩膜板,占比 7%, 是半导体制造的重要材料之一。
材料简介
化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)是集成电路制造过程中实现晶圆全局均匀平坦化的关键工艺,通过采用较软的材料来实现高质量的表面抛光。抛光材料是 CMP 工艺必不可少的耗材。
根据功能的不同,可划分为抛光垫、抛光液、调节器,以及清洁剂等, 主要以抛光垫和抛光液为主。
本文重点介绍用于晶圆加工领域的化学机械抛光。
抛光材料分类及特点
 
应用领域
晶圆加工、金属及非金属的表面加工
 
CMFP抛光原理
CMP 利用晶圆和抛光头之间的相对运动来实现平坦化,抛光头以一定压力压在旋转的抛光垫上,研磨液在硅片表面和抛光垫之间流动,在抛光垫的传输和离心力的作用下,均匀分布在硅片和抛光垫之间,形成一层研磨液液体薄膜。主要包含以下 2 个过程:
1.化学过程:研磨液中的化学品和硅片表面发生化学反应,生成比较容易去除的物质;
2.物理过程:研磨液中的磨粒和硅片表面材料发生机械物理摩擦,去除化学反应生成的物质。
 
行业发展目标
工业和信息化部印发的《重点新材料首批次应用示范指导目录(2018 年版)》中对 CMP 材料的发展要求如下:
CMP 抛光液:
小于 45 纳米线宽集成电路制造用CMP 抛光液系列产品,包括铜抛光液、铜阻挡层铜抛光液、氧化物铜抛光液、多晶硅铜抛光液、钨抛光液等;200~300mm 硅片工艺用抛光液;
CMP 抛光垫、CMP 修整盘:
200~300mm 集成电路制造 CMP 工艺用抛光垫、修整盘;200~300mm 硅片工艺用抛光垫、修整盘。
 
市场规模预测
据 SEMI 预测,到 2020 年全球抛光材料市场规模将达到 19 亿美元以上,其中抛光液的市场规模有望在 2020年突破 12 亿美元,是带动抛光耗材市场增长的主要动力。
 
主要研究单位 / 公司
 
应用案例
半导体:
化学机械抛光