半導體制造設備系列(8)-CMP拋光設備

前面我們講了半導體制造材料的拋光材料-CMP材料，今天小編給大家科普一下半導體制造設備-CMP拋光設備。希望能對您有所幫助！

對CMP設備而言，其產業化關鍵指標包括工藝一致性、生產效率、可靠性等，CMP 設備的主要檢測參數包括研磨速率、研磨均勻性和缺陷量。

1、研磨速率：單位時間內晶圓表面材料被研磨的總量。

2、研磨均勻性：分為片內均勻性和片間均勻性。片內均勻性指某個晶圓研磨速 率的標準方差和研磨速率的比值；片間均勻性用于表示不同圓片在同一條件下研磨 速率的一致性。

3、缺陷量：對于CMP而言，主要缺陷包括表面顆粒、表面刮傷、研磨劑殘留，將直接影響產品的成品率。

為實現這些性能，CMP設備需要應用納米級拋光、清洗、膜厚在線檢測、智能化控制等多項關鍵先進技術。

CMP分類：

按照被拋光材料種類進行分類，CMP主要包括：

1、襯底：主要是硅材料，以及藍寶石、化合物半導體等；

2、金屬層，包括Al/Cu金屬互聯層，Ta/Ti/TiN/TiNxCy等擴散阻擋層、粘附層；

3、介質：包括SiO2/BPSG/PSG等ILD（層間介質），SI3N4/SiOxNy等鈍化層、阻擋層；

4、其他材料：包括ITO等。

CMP應用領域：

STI CMP：所謂STI（Shallow Trench Isolation），淺溝槽隔離技術，其作用是用氧化物隔離各個門電路Gate，使各門電路之間互不導通。STI CMP是將表面的氧化物抹平，使氮化硅SiN層暴露出來。

圖3：STI CMP示意圖

Oxide CMP：包括ILD(Inter-level Dielectric)層間電介質 CMP 和IMD (Inter-metal Dielectric)金屬間電介質 CMP，主要是將氧化物Oxide進行拋光，將Oxide磨到一定的厚度，從而達到平坦化。 

圖4：Oxide CMP示意圖

在鎢、銅、Poly等各CMP環節之中，其實本質上都是將電門之間的縫隙填充完后，對于不同部分的研磨，使晶圓表面實現平坦化或者使需要暴露出來的材質正好暴露在外。

CMP設備市場：

CMP 設備占半導體設備投資總額比例約為 4%。2012-2019年全球CMP設備市場整體上呈現上升趨勢，到2018年全球CMP設備的市場規模達到最大值，約25.82億美元，而2019年較2018年下滑至23.05億美元。同期中國CMP設備市場規模約為4.5億美元。

圖5：2012-2019年全球CMP設備市場規模(億美元)

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