半导体制造设备系列(8)-CMP抛光设备

前面我们讲了半导体制造材料的抛光材料-CMP材料，今天小编给大家科普一下半导体制造设备-CMP抛光设备。希望能对您有所帮助！

对CMP设备而言，其产业化关键指标包括工艺一致性、生产效率、可靠性等，CMP 设备的主要检测参数包括研磨速率、研磨均匀性和缺陷量。

1、研磨速率：单位时间内晶圆表面材料被研磨的总量。

2、研磨均匀性：分为片内均匀性和片间均匀性。片内均匀性指某个晶圆研磨速 率的标准方差和研磨速率的比值；片间均匀性用于表示不同圆片在同一条件下研磨 速率的一致性。

3、缺陷量：对于CMP而言，主要缺陷包括表面颗粒、表面刮伤、研磨剂残留，将直接影响产品的成品率。

为实现这些性能，CMP设备需要应用纳米级抛光、清洗、膜厚在线检测、智能化控制等多项关键先进技术。

CMP分类：

按照被抛光材料种类进行分类，CMP主要包括：

1、衬底：主要是硅材料，以及蓝宝石、化合物半导体等；

2、金属层，包括Al/Cu金属互联层，Ta/Ti/TiN/TiNxCy等扩散阻挡层、粘附层；

3、介质：包括SiO2/BPSG/PSG等ILD（层间介质），SI3N4/SiOxNy等钝化层、阻挡层；

4、其他材料：包括ITO等。

CMP应用领域：

STI CMP：所谓STI（Shallow Trench Isolation），浅沟槽隔离技术，其作用是用氧化物隔离各个门电路Gate，使各门电路之间互不导通。STI CMP是将表面的氧化物抹平，使氮化硅SiN层暴露出来。

图3：STI CMP示意图

Oxide CMP：包括ILD(Inter-level Dielectric)层间电介质 CMP 和IMD (Inter-metal Dielectric)金属间电介质 CMP，主要是将氧化物Oxide进行抛光，将Oxide磨到一定的厚度，从而达到平坦化。 

图4：Oxide CMP示意图

在钨、铜、Poly等各CMP环节之中，其实本质上都是将电门之间的缝隙填充完后，对于不同部分的研磨，使晶圆表面实现平坦化或者使需要暴露出来的材质正好暴露在外。

CMP设备市场：

CMP 设备占半导体设备投资总额比例约为 4%。2012-2019年全球CMP设备市场整体上呈现上升趋势，到2018年全球CMP设备的市场规模达到最大值，约25.82亿美元，而2019年较2018年下滑至23.05亿美元。同期中国CMP设备市场规模约为4.5亿美元。

图5：2012-2019年全球CMP设备市场规模(亿美元)

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