CMP工艺参数改进

1、CMP工艺参数改进kilcher 发表于2023-12-2611:40 来源: 半导体技术天地 率，同时降低本钱，来满足将来应用的要求。对于任一个的技术节点，工艺窗口正日益减小，这对于过抛光的容忍度来说也不例外。不断缩小的关键尺寸CD以及随之而来的更薄的金属层厚度和更小的叠层高度，都不断提示着各个部门来重考量传统的化学机械抛光CMP所使用的化学试剂和工艺图1。在抛光过程中，用来保护硅片上有用图案的伪构造的尺寸和放置位置都在发生着变化，绝缘材料上铜线整体密度的变化对只有几十纳米宽的窄线条有着极大的影响。7-1.jpg 65nmCD以上时，对于每应用类似的进展路线进展创。 抛光液的改进抛光液的整体

2、趋势朝着更强的化学反响活性、更温存的机械作用的方向进展。这将促进松软研磨颗粒的研发，从而削减在低k绝缘材料外表产生线状划痕的可能。尽管如此，混合型的颗粒聚合物与传统陶瓷颗粒的结合体在平坦度改善以及缺陷度降低方面呈现出了良好的前景。边缘锐利的或是圆滑边缘圆滑，因此能够将所施加的应力以一种更加温存、分布均匀的方式传递到硅片上。JanVaes表示，理论上讲，带聚合物外壳的陶瓷颗粒能够将这两者的优点完善的结合在一起磨移除率、改善平坦度、降低缺陷发生率的潜力。更进一步来讲，由于铜本身无法产生自然钝化层，对于先进的铜工艺，要求研磨剂供货商能够更为认真80nm的窄线条产生极大的局部影响，造成严峻的失效。这促

3、进了对于型抑制剂的研发工作。例如：Technion University以色列，海法的争辩人员正在争辩承受阴离子吸附的铜钝化工艺中的热力学问题。随后，IMEC工程师向测试研磨剂中添加了吸附剂，结果格外令人惊异CMP工艺所造成的碟形凹陷，这说明白向研磨剂中参与添加剂的方法能够应用于将来的硅片加工制造中。Vaes 介绍说，例如用贵金属钌作为阻挡层材料可以削减甚至消退对籽晶层的需要，这样就可以直接在钌的阻挡层上电镀 Cabot伊力诺依州，Aurora这样的供给商已经开发出了承受额外抑制剂的贵金属阻挡层抛光液。的争辩 要求。也在转变。平坦化工艺简洁度如此之高就没有什么好惊异的了。与二十多年前相比，CM

4、P已经从一种基于阅历的工艺转变成一种成熟的由学问支持的工艺。因此，最终用户可以更好地把握并提高系统和工艺的鲁棒性及可重复性。型抛光垫构造一些抛光垫供给商通过调整材料、孔隙度，特别是抛光垫上的凹槽图案，来开发型的抛光垫。罗门用的根本原理。针对某些格外特别的问题，例如改和气率，开发出型的凹槽图案构造。罗门哈斯CMP应转变凹槽图案可以修正均匀性的分布，而其它装置或者设备参数对此则无能为力。 转所产生的离心力使得一局部抛光液无法接触到硅片，造成抛光液损失。通过优化抛光垫凹槽图案设计可以改善抛光液输送到硅片边缘，在不牺牲研磨去除率、缺陷度以及均匀度等性能的前提下，使抛光液的消 先进材料CMPk材k材料上

5、沉积一层较薄的二氧化硅层，来避开低kCMP 工艺环境中。最抱负的抛光工艺是在铜和阻挡层金属抛光kk值。尽管如此，难以避开的过抛光将会导致抛光液中的外表活性剂和添加剂集中到多孔材料中，造成失效。到底 工艺中，保证构造的全都性才是第一要素。psi。Buley构造实现降低硅片上应力的目的。抛光液中的颗粒体积也要相应的降低。IC1000抛光垫，已经开发出了很多型的抛光液；因此，对于全材料构成的抛光垫，所对应的研磨性能也将完CMP工艺中开发和应用型的材料。CMP 后的清洗工艺CMP 部门总经理LakshmananKaruppiah 表示，通过承受Marangoni枯燥技术，使得应用材料公司加州，Sant

6、a Clara 45nmk绝缘材料的抛光。CMP后的清洗工艺通常包含超声波清/枯燥，硅片外表还会残存水滴。事实上，全部水滴内都会溶解一些微小颗粒，这将造成硅片外表的有机物残留或水印缺陷。假设残余物中的铜发生沉淀再结晶，那么水印缺陷将会在芯片上产生致命的失效。 至是沟槽中的水膜剥离，同时去除剩余物和缺陷。水之间，降低水膜的外表张力，从而消退了水印缺陷产生的可能。 25秒，这为金属和绝缘材料方面的应用供给了生产力方面的优势。量测20nm节点上最先进的应用，绝CMP后的剩余高度200400nm 100nm150nm。构成叠层的低 psi的压力。在线或原位量测设备必需能够实时 来调整当前硅片的加工工艺

7、参数，比方减慢研磨去除率或者降低下压力。 以色列，RehovotCDCornel Bozdog指出，更严格的工艺窗口要求提高硅片间、硅片内以及芯片内不同图形密度和区域的平坦均匀度。对于局部外表形貌的测量和监控也变得格外重要。Bozdog表示，依据客户的反响，当前量测划片槽中测试构造的方法已经无法直接反映良率。这促进了Nova的散射测量设备能够基于实际器件的光学反响进展运算。这类设备能够将器件几何尺寸的测量准确到埃的量级。 的解释，建立整个器件的模型从栅到互连线-是保证器件测量的关键。“假设能够建立CMP工艺而言，阻挡层的去除很依靠局部外表形貌，以及前层互连构造所产生的外表起伏，因此，只能依靠直

8、接测量方法获得氧化工艺后的膜厚。几十埃的量级相对较差，无法同时适用于不同的测试构造和特征尺寸密度。Karuppiah 表示，尽管这种原位光学测量技术针对硅片级别的终点检测，并不直接解决局部平坦化的问题，但还是能够促进很多工艺步骤的改善。通过直接测量实现对局部的把握，进而到达对硅片内非均匀性的把握。当非实时测量时，测量发生在 FOUP前。并且，测量速度能够与主机台加工速度相匹配，甚至更快。Karuppiah 解释说，假设将传感器放置在恰当的位置，原位光学工艺把握将格外有效。将原位传感器放通过转变压力和速率来维持研磨去除率。nm节点，对于全局平坦度的要求变得越来越严格，对于硅片间者停在不同材料界面

9、例如：浅沟槽隔离技术STI。FOUP 前，即刻测量出硅片内以及硅片间剩余材料的厚度分布，精度可以到达埃的量级，这便允许对下一片硅片的工艺参数进展微调。例如：一个应用于FEOLSTI构造剩余的BEOL，单一测量程序能够获得硅片内以及芯片间不同图形密度下的铜线厚度分布。本钱因素 ”65nm45nm以及更高25%。但是从结果上来看，对于产品开发的整个周期，本钱降低的责任从生产制造部门转移到了产品研发部门。从产品开发的初期便开头降低本钱是有优势的，假设能够对平坦化工艺有深刻的理解，当鲁棒性高的集成工艺从研fab对工艺支持的本钱最小化。司的打算，因此，从供给链方面对本钱进展治理变得不行或缺。CMP 部门

10、，本钱和工艺简洁度都在提升，像Entrepix亚利桑那州，Tempe这样的兴公司和从早期的原型到最终的量产，Entrepix 能供给各个阶段的研发支持。另外还可帮助设备升级，例如承受型抛光盘调整器或者改进抛光头，或者工艺的开发都能最终改善工艺性能，提高经济回报。 竞争力的双重需求，帮助制造商满足日益苛刻的产品时间表，来加速资本回流，从而实现本钱和风险的降的应用Feeney指出，“技术的革驱动需求的产生”。并且，随着每次技术节点的更迭，随之而来的是器3-D集成技术中，芯片堆叠以增加集成度和功能性。7-2.jpg5m50m的铜钉或者铜柱被用来连接堆叠起来的芯片。硅片2040m厚。与现有工艺类似，在填充铜之前， CMP。唯一的区分在于需要被去除掉的材料厚度从10倍，势必要求研磨去除率也得到相应的提升，这样才能获得可承受的工艺。Vaes表示，通过对已有平坦化工艺进展扩展，协作更为严格的工艺参数，已经可以实现三片芯片的叠层构造。尽管如此，该技术的瓶颈也格外明显CMP使用的次数过多，且工艺本钱太高。CMOS 芯片之上。因此，同一硅片上包含有驱动MEMS的可