化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）是一種創(chuàng)新的技術(shù)，用于襯底和多層器件平坦化，以獲得優(yōu)異的平面度。如今，CMP已經(jīng)成為制備和加工電子級(jí)晶圓的一種關(guān)鍵方法：通過去除表面材料來使晶圓的形貌平坦，這一過程是通過化學(xué)反應(yīng)和應(yīng)用“溫和”研磨力的組合來實(shí)現(xiàn)的。

CMP是一種特殊的研磨，使用包括氧化鋁（Al2O3）等磨料在兩個(gè)表面一起磨削。機(jī)械研磨和化學(xué)機(jī)械拋光的主要區(qū)別在于拋光液與晶圓的化學(xué)相互作用。其最簡(jiǎn)單的形式可以描述如下：CMP將化學(xué)活性粒子或化學(xué)氧化劑引入到加工中，這些粒子與晶圓最表層發(fā)生反應(yīng)形成可通過磨料輕易去除的軟材料。

現(xiàn)代CMP所面臨的挑戰(zhàn)包括：更嚴(yán)格的缺陷要求，多變的表面和周圍化學(xué)物質(zhì)，磨料納米顆粒的尺寸、形貌和功能性，新型襯底材料，對(duì)埃級(jí)均勻性的要求。CMP的整體優(yōu)秀性能是保證電子級(jí)晶圓和最終產(chǎn)品成功的途徑。

在典型的CMP過程中，晶圓通過表面張力或背壓固定在載體上，然后壓在貼有拋光墊的轉(zhuǎn)盤上。磨料、化學(xué)助劑和氧化劑混合成拋光液分散在這兩個(gè)表面之間的界面上。材料去除率由轉(zhuǎn)盤的相對(duì)速度和壓力、晶圓和拋光液之間的化學(xué)活性以及在拋光液中工作的磨料的物理化學(xué)性質(zhì)決定。

如果上述因素中的每一個(gè)都得到優(yōu)化，CMP就可以保證在高效去除的條件下獲得高度平坦化、無缺陷的外延級(jí)襯底。

例如，圣戈班精密拋磨事業(yè)部開發(fā)了一系列氧化鋁拋光液，專門用于碳化硅（SiC）襯底拋光。近期，單晶碳化硅在微電子和印刷電子制造中越來越受到重視，碳化硅極高的效率和優(yōu)異的熱性能有助于高功率微電路的設(shè)計(jì)。然而，復(fù)雜的微觀結(jié)構(gòu)和高硬度的材料已被證明難以用于外延，因?yàn)榈玫揭粋€(gè)合適外延級(jí)表面充滿了挑戰(zhàn)。

圣戈班的ClasSiCTM 系列拋光液采用了新型納米磨料（60nm左右）和高效氧化劑，從而能夠提高材料去除率，并改善SiC襯底的平坦化。盡管該系列拋光液的材料去除率很高（單片機(jī)>10μ/hr），但其劃傷和其它缺陷率包括亞表面損傷非常低。

在電子級(jí)晶圓的CMP中，必須要考慮晶圓的獨(dú)特機(jī)械性能，從而針對(duì)性的使用拋光液來提高最終產(chǎn)品的質(zhì)量，這是非常重要的。

圣戈班精密拋磨和CMP

在電子級(jí)晶圓和功能性表面CMP領(lǐng)域，圣戈班精密拋磨事業(yè)部是專業(yè)機(jī)構(gòu)之一。例如：我們?yōu)镾iC襯底平坦化提供ClasSiCTM系列產(chǎn)品，并為氮化鋁（AlN）、氮化鎵（GaN）、藍(lán)寶石（Al2O3）、硅（Si）和氮化硅（SiNx）等材料的CMP開發(fā)了獨(dú)特的解決方案。