研磨盘的使用教程（CMP无损抛光法宝研磨液）

研磨液

CMP全称为Chemical-Mechanical Planarization，直译过来就是“化学机械平坦化”的意思。

研磨液，英文名称为Slurry，也可以译为“悬浮液”，指固体颗粒搅拌到水中，不被溶解且分散在液体其中，一旦混合物停止震荡时就会沉淀下来，是一种不均匀的、异质的混合物。

悬浮液中的颗粒最终能否完全沉降到底部，涉及到以下几个因素：

•液体表面的张力

•液体分子热运动-基本上来说都是水

•固体颗粒的大小

当固体颗粒的体积以及密度达到足够小的时候，液体表面就会具有较高的张力，因此形成了一种相对稳定的悬浮液。

举例来说，我们可以尝试用身体磨砂膏来理解研磨液，因为磨砂膏就是一种典型的研磨液浓缩物，其中含有的固体颗粒在皮肤上进行研磨摩擦，能够帮助将皮肤老旧角质去除，从而达到将皮肤磨光滑的效果。

磨砂膏质地展示

CMP研磨液（SLURRY）是工件表面平坦化工艺过程中所使用的一种混合物，由研磨材料及化学添加剂组成。

研磨液主要成分包括研磨剂、表面活性剂、PH缓冲胶、氧化剂和防腐剂等，其中研磨剂又由二氧化硅（SIO2）、三氧化二铝（AL2O3）、氧化铈（CEO2）、双氧水（H2O2）、氢氧化钾（KOH）、二氧化锰（MNO2）、硝酸铁（FE(NO3)3）、碘酸钾（KIO3）、氨水（NH4OH）等等成分组成。

早在20世纪60年代，美国一家著名公司就首次提出了利用二氧化硅溶胶和凝胶在硅晶圆片上进行抛光研磨；自此，在半导体制作工艺过程中，半导体专用的抛光液成为了不可分割的一部分。

时至今日，目前研磨液的全球主流厂牌主要是Versum Materials, Saint-Gobain, Eminess, Fujimi, Dow Chemicals, Cabot Microelectronic, FujiFilm, BASF, 3M, Evonik, and Hitachi Chemical 以及其他。

芯片的制造过程是一层又一层的，当中必须要先确保好本层的平坦度，才能够进行下一层的制作。而晶片（WAFER）表面是不平整的，并且制作过程中烟尘较大，无法保证其平整度合格；因此就需要化学机械研磨平坦化的协助，即将研磨液与研磨刷进行搭配使用，通过用力摩擦和拼命旋转的过程，将不平整的部分给磨平。而磨掉的部分包括有铜膜、氧化硅膜、钨膜、硅膜、LOW-K膜等等。

晶片表面的不平坦实拍图

研磨液的挑选要注意以下几个要素：悬浮液杂质纯度、二氧化硅颗粒尺寸、二氧化硅颗粒硬度及均匀度、

表面活性剂的选取及比例、PH值调节、氧化剂选取及比例等等。

如：二氧化硅（SIO2）低于3%

氢氧化铵（NH4OH）低于0.2%

有机化合物（ORGANIC COMPOUND）低于0.2%

水（H2O）96.6%以上

1.研磨液要能够在研磨垫上有较好的保持性，才能够保持高效率的抛光效果

2.研磨垫的表面有适当的硬度，才能保证磨平效果

3.抛光垫有较好的柔软性，可以随着芯片的弯曲而变形，以保证获得更好的均匀度

4.研磨后能够将所产生的“副产品”排出，研磨再现性更佳

5.减少研磨垫材料的杂质，以获得良好的清洁效果

研磨去除率由相对速度、压力以及比例常数所决定；

相对速度由CMP设备的旋转速度所决定；

压力为CMP设备上端给予的压力；

比例常数基于研磨液及研磨垫。

因此，可以得出

研磨去除率 = 相对速度*压力*比例常数

▲ CMP设备抛光示意图

▲ CMP抛光工艺原理示意图