1） 基本原理
在一定压力强迫作用下， 含磨料的半流动状态粘性介质通过工件表面， 磨料颗粒以刮削作用去除工件表面微观不平整。粘性磨料在压力作用下反复在被加工表面上滑移通过， 从而达到表面抛光或除去毛刺的目的。
游离磨料的化学机械抛光(CMP)原理如图1 所示,旋转的工件以一定的压力压在旋转的抛光垫上,由磨粒和化学溶液组成的抛光液在工件与抛光垫之间流动,在工件表面生成一层容易被去除的反应膜;这层反应膜在工件与抛光垫相对运动过程中,被磨粒和抛光垫的机械作用去除,工件在化学成膜和机械去膜的交替过程中实现超精密表面加工。 传统的CMP抛光液由磨粒、 pH调节剂、 氧化剂等组份构成,抛光时,抛光液中的磨粒可以到达芯片与抛光垫之间的所有区域,芯片上较低的区域也会受到较强烈的抛光作用。 为了达到全局平面化的效果,往往需要较大的去除量,抛光液及相应耗材的消耗量较大,厂商的生产成本居高不下。 另外,随着CMP的广泛使用,一些与环境、 安全、 健康相关的问题也被提了出来。 在2002年半导体产业协会的国际半导体技术蓝图上,减少化学品及抛光液的使用、 抛光液的回收利用以及使用对环境友好的抛光液等问题都被提到议事日程。 此外,在游离磨料的抛光过程中抛光垫表面的微孔会被磨料与抛光产物填满,产生釉化现象,阻碍了抛光液和抛光产物的输送,使得加工去除速率迅速下降,影响加工效果。

游离磨料的研磨抛光
2 固结磨料研磨抛光及其材料去除机制解决游离磨料研磨抛光过程中暴露出来的众多缺点,固结磨料抛光技术应运而生。 这种技术把磨料固结在抛光垫中,抛光液由去离子水和简单的化学试剂组成,不再添加磨粒(如图3)。 固结磨料CMP抛光时,只有固结在抛光垫上突出部位的磨粒才与芯片上的相接触部位发生作用,造成材料的去除，由于接触区域的减小,微小接触区域产生局部较大的压力,去除速率增加;抛光速率对芯片的形貌有很高的选择性,而对材质无选择性。 只需较少的去除量,即可达到平坦化的目的,降低了企业的生产成本,减轻了抛光液使用后的处理成本及其对环境的压力,还可大大减少芯片过抛光时的凹陷(Dishing)和过蚀(Erosion)。 3M公司于1 998年率先提出基于二体式固结磨料化学机械抛光技术(Fixed Abrasive CMP, FA-CMP),运用于浅沟槽隔离的化学机械抛光[11 ]。