平坦化工艺李传第陈建周天亮邓应达概要：概要：简单的说就是在晶片的表面保持平整平坦的工艺随着半导体工业飞速发展，电子器件尺寸缩小，随着半导体工业飞速发展，电子器件尺寸缩小，要求晶片表面可接受的分辨率的平整度达到纳米级。传统的平面化技术，如选择淀积、旋转玻璃法等，传统的平面化技术，如选择淀积、旋转玻璃法等，仅仅能够局部平面化技术，仅能够局部平面化技术，但是对于微小尺寸特征的电子器件，必须进行全局平面化以满足上述要求。年子器件，必须进行全局平面化以满足上述要求。90年代兴起的新型化学机械抛光技术则从加工性能和速度上同时满足了硅片图形加工的要求，上同时满足了硅片图形加工的要求，是目前几乎唯一的可以提供全局平面化的技术。的可以提供全局平面化的技术。一传统的平坦化技术反刻玻璃回流旋涂膜层1.1反1.1反刻概念：概念：由表面图形形成的表面起伏可以用一层厚的介质或其它材料作为平坦化的牺牲层来进行平坦化，这一层牺牲材料填充空洞和表面的行平坦化，低处，低处，然后用干法刻蚀技术来刻蚀这一层牺牲层，通过用比低处图形快的刻蚀速率刻蚀掉高处的图形来使表面平坦化。处的图形来使表面平坦化。反刻不能实现全局的平坦化。反刻不能实现全局的平坦化。反刻平坦化1.2玻璃回流玻璃回流玻璃回流是在升高温度的情况下给惨杂氧化硅加热，玻璃回流是在升高温度的情况下给惨杂氧化硅加热，使它发生流动。例如，硼磷硅玻璃（BPSG）850°使它发生流动。例如，硼磷硅玻璃（BPSG）在850°，氮气环境的高温炉中退火30分钟发生流动，BPSG在30分钟发生流动氮气环境的高温炉中退火30分钟发生流动，使BPSG在台阶覆盖出的流动角度大约在20度左右，BPSG的这20度左右台阶覆盖出的流动角度大约在20度左右，BPSG的这种流动性能用来获得台阶覆盖处的平坦化或用来填充缝隙。缝隙。BPSG在图形处的回流能获得部分平坦化。BPSG在图形处的回流能获得部分平坦化。在图形处的回流能获得部分平坦化BPSG回流平坦化BPSG回流平坦化1.3旋涂膜层旋涂膜层旋涂膜层是在硅片上旋涂不同的液体材料以获得平坦化的一种技术，主要是层间介质。这种技术在0.35um0.35um及以的一种技术，主要是层间介质。这种技术在0.35um及以上器件的制造中得到普遍应用。上器件的制造中得到普遍应用。旋涂利用离心力来填充图形低处，旋涂利用离心力来填充图形低处，获得表面形貌的平滑效果。这种旋涂法的平坦化能力与许多因素有关，效果。这种旋涂法的平坦化能力与许多因素有关，如溶液的化学组份、分子重量以及粘滞度。液的化学组份、分子重量以及粘滞度。旋涂后烘烤蒸发掉溶剂，留下氧化硅填充低处的间隙。掉溶剂，留下氧化硅填充低处的间隙。为了进一步填充表面的间隙，CVD在淀积一层氧化硅在淀积一层氧化硅。表面的间隙，用CVD在淀积一层氧化硅。旋涂膜层平坦化化学机械平坦化（CMP）二化学机械平坦化（CMP）简介2.1现代科技对平坦化的要求现代科技对平坦化的要求随着半导体工业的飞速发展，为满足现代微处理器和随着半导体工业的飞速发展，其他逻辑芯片要求，硅片的刻线宽度越来越细。其他逻辑芯片要求，硅片的刻线宽度越来越细。集成电路制造技术已经跨入0.13um和300mm时代，按照美国时代，路制造技术已经跨入u时代半导体工业协会(SIA)提出的微电子技术发展构图，到提出的微电子技术发展构图，半导体工业协会提出的微电子技术发展构图2008年，将开始使用直径的硅片，年将开始使用直径450mm的硅片，实现特征线宽0.07um，硅片表面总厚度变化(TTv)要求小于线宽u，硅片表面总厚度变化要求小于0.2um，硅片表面局部平整度u，硅片表面局部平整度(SFQD)要求为设计线宽要求为设计线宽的2／3，硅片表面粗糙度要求达到纳米和亚纳米级，／，硅片表面粗糙度要求达到纳米和亚纳米级，芯片集成度达到9000万个晶体管／cm2等万个晶体管／芯片集成度达到万个晶体管等2.2CMP的开始的开始常见的传统平面化技术很多，如热流法、常见的传统平面化技术很多，如热流法、旋转式玻璃法、回蚀法电子环绕共振法、转式玻璃法、回蚀法电子环绕共振法、淀积一腐蚀一淀积等，这些技术在IC工艺中都曾得腐蚀一淀积等，这些技术在工艺中都曾得到应用，但是它们都是属于局部平面化技术，到应用，但是它们都是属于局部平面化技术，不能做到全局平面化。不能做到全局平面化。l965年Walsh和年和Herzog首次提出了化学机械抛光技术首次提出了化学机械抛光技术(CMP)首次提出了化学机械抛光技术之后逐渐被应用起来。之后逐渐被应用起来。CMP的优点CMP的优点在半导体行业，在半导体行业，CMP最早应用于集成电路中基材最早应用于集成电路中基材硅片的抛光。1990年，