文章來(lái)源：老虎說(shuō)芯

原文作者：老虎說(shuō)芯

本文主要講述化學(xué)機(jī)械拋光液的原理、組成與應(yīng)用邏輯。

什么是化學(xué)機(jī)械拋光液

化學(xué)機(jī)械拋光液是化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）工藝中關(guān)鍵的功能性耗材，其本質(zhì)是一個(gè)多組分的液體復(fù)合體系，在拋光過(guò)程中同時(shí)起到化學(xué)反應(yīng)與機(jī)械研磨的雙重作用，目的是實(shí)現(xiàn)晶圓表面多材料的平整化處理。

就像洗衣粉不僅僅洗衣服靠摩擦，它里面的酶和表面活性劑要分解污漬，CMP液不僅靠“磨”，還靠“化”，共同作用才精準(zhǔn)高效。

化學(xué)機(jī)械拋光液的基本組成

CMP液的配方設(shè)計(jì)高度專(zhuān)業(yè)化，通常包括以下幾個(gè)核心組分：

研磨顆粒（Abrasive Particles）：

常見(jiàn)類(lèi)型：膠體二氧化硅（SiO?）、氣相二氧化硅、氧化鋁（Al?O?）

作用：提供機(jī)械“打磨”能力，相當(dāng)于“微米級(jí)砂紙”，決定去除速率與表面粗糙度。

化學(xué)試劑（Chemical Additives）：

包括氧化劑、絡(luò)合劑、pH調(diào)節(jié)劑等。

作用：與待拋材料發(fā)生選擇性化學(xué)反應(yīng)（如氧化銅形成易去除物質(zhì)），提高材料的“可拋性”。

腐蝕抑制劑：

防止材料在非目標(biāo)區(qū)域發(fā)生腐蝕，控制側(cè)蝕和表面缺陷生成。

溶劑（通常為高純水）：

用于將其他組分均勻分散并形成穩(wěn)定的工作體系。

為何CMP液對(duì)不同材料需要"量體裁衣"

由于芯片結(jié)構(gòu)包含多種材料（銅、鎢、氧化硅、氮化物等），不同材料的物理/化學(xué)特性差異巨大，因此需要有選擇性地去除，而不是一刀切。

例如：

銅拋光液：需拋掉銅互連而保留絕緣層，因此對(duì)銅要“既能溶解又能保護(hù)邊界”。

鎢拋光液：因?yàn)殒u硬度高、化學(xué)惰性強(qiáng)，要求化學(xué)組分能活化表面，機(jī)械顆粒要更強(qiáng)。

硅粗拋液：主要在晶圓初加工階段，目的在于快速整平，允許表面略粗糙。

CMP液對(duì)核心挑戰(zhàn)與技術(shù)壁壘

材料去除速率與選擇比的平衡：太快會(huì)“過(guò)拋”，太慢則影響產(chǎn)能；關(guān)鍵是“只拋想拋的”。

顆粒分布與穩(wěn)定性控制：防止結(jié)塊、沉降，確保液體均勻、持續(xù)可用。

微觀缺陷控制：如刮痕、凹坑、腐蝕斑等，這是決定芯片良率的關(guān)鍵因素之一。

CMP液對(duì)發(fā)展趨勢(shì)

高選擇性：對(duì)不同材料的識(shí)別與反應(yīng)更精準(zhǔn)；

低缺陷：以最小顆粒造成最小劃傷；

材料適配性：隨著10nm以下節(jié)點(diǎn)鈷互連等新材料引入，需新型CMP液配合；

國(guó)產(chǎn)替代化：由于高端顆粒等原料仍依賴(lài)進(jìn)口，國(guó)內(nèi)廠商在加速研發(fā)替代技術(shù)。

總結(jié)類(lèi)比

你可以把CMP液理解為一個(gè)“智能打磨劑”：不僅像細(xì)砂紙一樣研磨，還像化學(xué)試劑一樣溶解目標(biāo)層，而且還得“識(shí)人識(shí)物”——只對(duì)目標(biāo)材料下手，對(duì)其他材料“禮貌以待”。這一點(diǎn)，在工藝窗口極窄的先進(jìn)制程中，尤為關(guān)鍵。