CMP抛光材料行业报告：化学机械抛光材料、晶圆表面平坦化的关键耗材（34页）

行业报告下载 2021年08月04日 13:31 管理员

金属层、层间介质层（ILD）及其他结构平坦化：芯片工艺的先进化带来金属层、介质层等结构数量的增加，进而带来抛光次数的增加。130nm制程芯片只有六层金属层，而5nm制程芯片至少有14层金属层，每层金属之间沉积有一层层间介质层（ILD），隔离上下两层金属，最底部层间介质层（IDL）以下还可能存在钨塞、浅槽隔离层(STI)、硅通孔（TSV）等结构。这些金属层、层间介质层和其他结构表面都需CMP处理。根据杜邦数据，7nm以下逻辑芯片中，CMP抛光步骤约三十步，最先进芯片可达四十二步。衡量CMP抛光效率的参数主要为研磨速率、均匀性和缺陷率。研磨速率是指单位时间内圆片表面材料被研磨的总量；研磨均匀性包括圆片内研磨均匀性和圆片间研磨均匀性，圆片内研磨均匀性是指某个圆片研磨速率的标准方差与研磨速率的比值，圆片间研磨均匀性表示不同圆片在同一条件下研磨速率的一致性；缺陷率包括表面颗粒、表面刮伤、研磨剂残留等，将直接影响产品的成品率，业内规定CMP对器件材料的损耗要小于整个器件厚度的10%。

抛光垫是一种具有一定弹性且疏松多孔的材料，在 CMP 过程中直接与晶片接触产生摩擦，以机械方式去除抛光层。抛光垫的性质直接影响晶圆的表面质量，是关系到平坦化效果的直接因素之一，目前使用最多的是由缓冲层和抛光层组成的复合型抛光垫。无纺布抛光垫：原材料为聚合物棉絮类纤维，渗水性好，抛光液能渗透到抛光垫内部，更充分发挥作用。带绒毛结构的无纺布抛光片：以无纺布为主体，中间层为聚合物，表面为多孔绒毛结构。此类抛光垫硬度小、压缩比大、弹性好，广泛应用于精抛光工艺。抛光垫绒毛长，受到压力时吸收抛光液，压力释放时排出废液和副产物，并补充新抛光液，从而得到较好抛光效果。三种抛光垫在抛光过程中使用环节有所不同。硅片抛光包括粗抛光、细抛光和精抛光三道工序。粗抛工序可去除晶片表面损伤层，使其达到要求的几何尺寸加工精度，抛光加工量约为 15μm-20μm。细抛工序可进一步降低晶片表面平整度及粗糙度，抛光加工量约为 3μm-6μm。精抛工序可使晶片表面形成极高纳米形貌特征，一般抛光加工量小于 1μm。聚氨酯抛光垫一般用于粗抛，无纺布抛光垫一般用于细抛，带绒毛结构的无纺布抛光垫一般用于精抛。