CMP技術(shù)綜合了化學(xué)和機械拋光的優(yōu)勢:單純的化學(xué)拋光,拋光速率較快,表面光潔度高,損傷低,平整性好,但表面平整度和平行度差,拋光后表面一致性差;單純的機械拋光表面一致性好,表面平整度高,但表面光潔度差,損傷層深?;瘜W(xué)機械拋光可以獲得較為平整的表面,又可以得到較高的拋光速率,得到的平整度比其他方法高兩個數(shù)量級,是能夠?qū)崿F(xiàn)全局平面化的有效方法。
依據(jù)機械加工原理、半導(dǎo)體材料工程學(xué)、物力化學(xué)多相反應(yīng)多相催化理論、表面工程學(xué)、半導(dǎo)體化學(xué)基礎(chǔ)理論等,對硅單晶片化學(xué)機械拋光(CMP)機理、動力學(xué)控制過程和影響因素研究標(biāo)明,化學(xué)機械拋光是一個復(fù)雜的多相反應(yīng),它存在著兩個動力學(xué)過程。
拋光首先使吸附在拋光布上的拋光液中的氧化劑、催化劑等與襯底片表面的硅原子在表面進(jìn)行氧化還原的動力學(xué)過程。這是化學(xué)反應(yīng)的主體。
拋光表面反應(yīng)物脫離硅單晶表面,即解吸過程使未反應(yīng)的硅單晶重新裸露出來的動力學(xué)過程。它是控制拋光速率的另一個重要過程。
硅片的化學(xué)機械拋光過程是以化學(xué)反應(yīng)為主的機械拋光過程,要獲得質(zhì)量好的拋光片,必須使拋光過程中的化學(xué)腐蝕作用與機械磨削作用達(dá)到一種平衡。如果化學(xué)腐蝕作用大于機械拋光作用,則拋光片表面產(chǎn)生腐蝕坑、桔皮狀波紋。如果機械磨削作用大于化學(xué)腐蝕作用,則表面產(chǎn)生高損傷層。