金屬 CMP 設備是什麼

金屬CMP設備是選擇性研磨・平坦化銅（Cu）・鎢（W）・鈷（Co）等金屬導線材料的CMP設備。特別是在Cu導線的鑲嵌製程中，分階段去除多餘的Cu與阻障金屬層（TaN/Ta）以形成嵌入式導線的「阻障/Cu的2步驟CMP」是標準工序。是AI SoC・邏輯晶片多層Cu導線（10至20層）不可或缺的設備，研磨後的表面電阻・平坦度・缺陷密度直接影響導線性能。

重點整理

Cu鑲嵌＝以Cu電解電鍍填充溝槽→以CMP研磨・去除多餘的Cu・阻障金屬層

2步驟研磨：Step1（Cu高速去除）→Step2（阻障/Cu精修），將碟陷降到最低

研磨液：以H₂O₂氧化劑＋BTA腐蝕抑制劑＋膠體二氧化矽粒子控制選擇比

因應Co導線（14nm以下）・Ru導線（3nm以下）是最新的技術課題

應用材料（Applied Materials，Reflexion LK Prime）・科林研發（Lam Research，Sabre XT）為主要設備

常見問題

什麼是金屬CMP？

金屬CMP（Metal CMP）是以CMP研磨・平坦化銅（Cu）・鎢（W）・鈷（Co）等金屬薄膜的工序。在鑲嵌製程中，於絕緣膜挖出溝槽並填入金屬，再以CMP去除多餘金屬，形成嵌入式導線。是Cu導線持續多層化的先進邏輯晶片不可或缺的工序。

為什麼Cu CMP會發生「碟陷」？

碟陷（Dishing）是Cu CMP中，寬幅導線圖形的中央部分被過度研磨而凹陷的現象。原因是研磨墊的彈性變形，在寬廣的金屬面上，中央部的壓力下降，使Cu被優先去除。以BTA（苯并三唑）腐蝕抑制劑控制Cu的溶解速度，並最佳化研磨液的選擇與研磨壓力加以抑制。

鎢CMP在什麼時候使用？

鎢（W）CMP用於接觸孔（M0）的鎢栓塞形成。鎢比Cu硬且不易腐蝕，因此CMP使用鐵氰化物氧化劑＋二氧化矽研磨液。由於應力高，晶圓表面的缺陷管理很重要，在先進邏輯中，正在研究轉向Mo（鉬）導線。

金屬CMP設備的主要廠商有哪些？

應用材料（Applied Materials，Reflexion LK Prime）與荏原製作所（EBARA，F-REX）是金屬CMP設備的核心，荏原公布其在W・Cu CMP擁有高市占率。在韓國，KCTech也已加入。研磨液的主要供應商有Entegris（已整併原CMC Materials）・Fujimi Incorporated等。另外，科林研發的SABRE 3D是Cu電鍍（電解電鍍）設備，並非CMP設備。