alias: 平坦化

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随着集成电路的集成度的增加，晶圆表面无法提供足够的面积来制作所需的内连线，特别是一些十分复杂的产品，如微处理器等，需要更多层的金属连线才能完成微处理器内各个元件间的相互连接，这样两层以至于多层内连线就出现了。多层内连线在连接过程中，除插塞处外，必须避免一层金属线与另一层金属线直接接触而发生短路现象，金属层之间必须用绝缘体加以隔离。

用来隔离金属层的这层介电材质，称为“金属间[[A=材料=介电层|介电层]]”。金属间介电层的制作涉及到溅射、CVD、光刻、刻蚀等诸多工艺技术。要获得平坦的介电层是很困难的，而且容易发生孔洞现象。并且，介电层沉积随着金属层表面变得高低不平，因为沉积层不平坦，又将使得接下来的第二层金属层的光刻工艺在曝光聚焦上有困难，而影响光刻影像传递的精确度，给刻蚀也带来难度。集成电路的多层布线势在必行，于是平坦化就成为了新出现的一种工艺技术。

最初用于[[A=互连技术|互连]]平坦化，现在也用于器件隔离工艺，要求无划伤、无玷污
CMP没有终点指示，必须开发有高选择比的工艺或达到高度重复的抛光速率
机械研磨、腐蚀剂、磨料

平坦化就是将晶圆表面起伏不平的介电层加以平坦的工艺。经过平坦化处理后的介电层无悬殊的高低落差，这样，很容易进行接下来的第二层金属内连线制作，而且导线图案比较准确。

平坦化方法

平坦化技术包括反刻法、玻璃回流法、旋涂膜层以及化学机械平坦化法。

1.反刻法

先沉积一层牺牲层来填充晶圆表面的空洞和凹槽，然后再用干法刻蚀技术刻蚀掉牺牲层，通过比低处图形快的刻蚀速率刻蚀掉高处图形达到平坦化的效果(也就是凸起来的地方容易被蚀刻先吃掉)。刻蚀直到待刻材料达到最后的厚度，而且牺牲层材料仍然填充着晶圆表面的凹槽。
![[工艺=CMP image 1.png]]

2.玻璃回流法

玻璃回流是在高温下对掺杂氧化硅加热，使其流动，从而达到局部平坦化的效果。例如，使用硼磷硅玻璃（BPSG）在温度850℃的氮气环境下退火，硼磷硅玻璃流动性可以获得平坦化也可填充孔洞。(我们的N2 anneal只有650℃)
![[工艺=CMP image 2.png]]

3.旋涂膜层法(也是填缝隙)

旋涂膜层是在晶圆表面旋涂不同液体材料以获得平坦化的一种技术，主要用于0.35μm及以上尺寸的器件平坦化与缝隙填充。这种方法的平坦化效果与溶液的成分、分子重量等因素都有关。旋涂的材料可以是光刻胶、掺杂二氧化硅或各种树脂。旋涂后通过烘烤蒸发掉溶剂，留下氧化硅填充低处的间隙，为了进一步填充表面的缝隙，可采用CVD法再沉积一层氧化硅。

4.化学机械平坦化法

化学机械平坦化法（CMP），是利用晶圆和抛光头之间的运动来平坦化的，通过比去除低处图形快的速度去除高处图形来获得平坦的表面。抛光头与晶圆之间有磨料slurry，利用加压使得磨料与晶圆表面相互作用达到平坦化的效果。CMP的抛光精度比较高，是目前使用最广泛的平坦化技术。
磨料和抛光垫是抛光过程的消耗品，它们对化学机械抛光的质量影响非常大，必须严加控制。
磨料由研磨颗粒和化学药品混合而成，常用的磨料有氧化物磨料、金属钨磨料以及金属铜磨料等。氧化物磨料是用于氧化物介质抛光的磨料，它是一种含有超精细硅胶颗粒的氢氧化钾或氢氧化铵溶液；金属钨磨料的研磨颗粒是氧化铝粉末或硅胶；金属铜磨料中需加入氢氧化铵和氧化铝的合成物，再用研磨颗粒磨去。
在化学机械平坦化法中决定抛光速率和平坦程度的重要部件是抛光垫。抛光垫通常用聚亚胺脂做成，聚亚胺脂有类似海绵的机械弹性和吸水特性。抛光垫中的小孔对磨料的传输和抛光均匀性都有帮助。在完成一些晶圆的抛光后，抛光垫的表面会变得平坦光滑，这样，抛光垫对颗粒的控制能力降低，而且抛光速率会降低。因此，使用过程中，抛光垫需要定期更换。