Химико-механическое полирование (CMP) или планаризация - это процесс сглаживания поверхностей с помощью комбинации химических и механических сил. Его можно рассматривать как гибрид химического травления и полировки свободным абразивом . [1]
Описание [ править ]
В этом процессе используется абразивная и коррозионно-агрессивная химическая суспензия (обычно коллоид ) в сочетании с полировальной подушечкой и стопорным кольцом, обычно большего диаметра, чем пластина. Подушечка и пластина сжимаются динамической полировальной головкой и удерживаются пластиковым стопорным кольцом. Динамическая полировальная головка вращается с разными осями вращения (т. Е. Не концентрическими ). Это удаляет материал и позволяет выровнять любую неровную топографию , делая пластину плоской или плоской. Это может быть необходимо для настройки пластины для формирования дополнительных элементов схемы. Например, CMP может принести всю поверхность в пределах глубины поля от асистема фотолитографии или выборочное удаление материала в зависимости от его положения. Типичные требования к глубине резкости для новейшей 22-нм технологии не превышают уровня Ангстрема .
Принципы работы [ править ]
Физические действия [ править ]
Типичные инструменты CMP, такие как те, что показаны справа, состоят из вращающейся и очень плоской пластины, покрытой подушкой. Пластина , которая в настоящее время отполирована установлен вверх-вниз в носителе / шпинделя на защитной пленкой. Стопорное кольцо (Рисунок 1) удерживает пластину в правильном горизонтальном положении. В процессе загрузки и выгрузки пластины на инструмент, пластина удерживается вакуумом с помощью держателя, чтобы предотвратить накопление нежелательных частиц на поверхности пластины. суспензиимеханизм подачи наносит суспензию на подушку, представленную системой подачи суспензии на фиг. 1. После этого как пластина, так и носитель вращаются, а носитель продолжает колебаться; это лучше видно на виде сверху на фиг. 2. К держателю прикладывается направленное вниз давление / сила, прижимающая его к подушке; обычно прижимная сила является средней силой, но для механизмов удаления необходимо местное давление. Прижимная сила зависит от площади контакта, которая, в свою очередь, зависит от структуры пластины и прокладки. Обычно контактные площадки имеют шероховатость 50 мкм; контакт осуществляется за счет неровностей (которые обычно являются высокими точками на пластине), и в результате площадь контакта составляет лишь часть площади пластины. В CMP также необходимо учитывать механические свойства самой пластины.Если пластина имеет слегка изогнутую структуру, давление будет больше по краям, чем по центру, что приведет к неравномерной полировке. Чтобы компенсировать изгиб пластины, можно приложить давление к задней стороне пластины, что, в свою очередь, уравновесит разницу между центром и краем. Подушечки, используемые в инструменте CMP, должны быть жесткими для равномерного полирования поверхности пластины. Однако эти жесткие контактные площадки должны постоянно находиться на одной линии с пластиной. Поэтому настоящие прокладки часто представляют собой просто стопки мягких и твердых материалов, которые в некоторой степени соответствуют топографии пластины. Как правило, эти прокладки изготавливаются из пористых полимерных материалов с размером пор 30-50 мкм, и, поскольку они расходуются в процессе, их необходимо регулярно восстанавливать. В большинстве случаев колодки проприетарные,и обычно упоминаются их товарными знаками, а не их химическими или другими свойствами.
Химическое воздействие [ править ]
Химико-механическое полирование или планаризация - это процесс сглаживания поверхностей с помощью комбинации химических и механических сил. Его можно рассматривать как гибрид химического травления и полировки свободным абразивом .
Использование в производстве полупроводников [ править ]
Примерно до 1990 года CMP считался слишком "грязным", чтобы включать его в высокоточные производственные процессы, поскольку при истирании обычно образуются частицы, а сами абразивы не лишены примесей. С того времени промышленность интегральных схем перешла от алюминиевых проводов к медным . Это потребовало разработки аддитивного процесса формирования рисунка , который основан на уникальных способностях CMP удалять материал в плоском и однородном виде и останавливать повторяемость на границе раздела между медными и оксидными изоляционными слоями (см. Медные межсоединения).подробнее). Внедрение этого процесса сделало обработку CMP гораздо более распространенной. Помимо алюминия и меди, процессы CMP были разработаны для полировки вольфрама, диоксида кремния и (недавно) углеродных нанотрубок. [2]
Ограничения [ править ]
В настоящее время существует несколько ограничений CMP, возникающих в процессе полировки, требующих оптимизации новой технологии. В частности, требуется улучшение метрологии пластин. Кроме того, было обнаружено, что процесс CMP имеет несколько потенциальных дефектов, включая растрескивание под напряжением , расслоение на слабых границах раздела и коррозионные атаки от шлама.химикаты. Процесс оксидной полировки, который является старейшим и наиболее часто используемым в современной промышленности, имеет одну проблему: отсутствие конечных точек требует слепой полировки, что затрудняет определение того, когда было удалено желаемое количество материала или желаемая степень планаризации. было получено. Если оксидный слой не был достаточно утончен и / или желаемая степень планарности не была достигнута во время этого процесса, тогда (теоретически) пластину можно повторно полировать, но с практической точки зрения это непривлекательно в производстве, и этого следует избегать. если вообще возможно. Если толщина оксида слишком тонкая или слишком неоднородная, тогда пластина должна быть переработана, что является еще менее привлекательным процессом и может потерпеть неудачу. Очевидно,этот метод трудоемкий и дорогостоящий, поскольку технические специалисты должны быть более внимательными при выполнении этого процесса.
Заявление [ править ]
Изоляция в неглубокой канавке (STI), процесс, используемый для изготовления полупроводниковых устройств, - это метод, используемый для усиления изоляции между устройствами и активными областями. Более того, STI имеет более высокую степень планарности, что делает его важным в фотолитографических приложениях, бюджет глубины фокуса за счет уменьшения минимальной ширины линии. Для выравнивания неглубоких канавок следует использовать обычный метод, такой как сочетание обратного травления резиста (REB) и химико-механического полирования (CMP). Этот процесс происходит в следующей последовательности. Сначала рисунок изолирующей канавки переносится на кремниевую пластину. Оксид наносится на пластину в виде желобов. Фотомаска из нитрида кремния., нанесен на верхнюю часть этого жертвенного оксида. На пластину добавляется второй слой для создания плоской поверхности. После этого кремний термически окисляется, поэтому оксид растет в областях, где нет Si3N4, а толщина нароста составляет от 0,5 до 1,0 мкм. Поскольку окисляющие вещества, такие как вода или кислород, не могут диффундировать через маску, нитрид предотвращает окисление. Затем процесс травления используется для травления пластины и оставления небольшого количества оксида в активных областях. В конце концов, CMP используется для полировки покрывающего слоя SiO 2 оксидом на активной области.
См. Также [ править ]
- Офорт (микротехнология)
- RCA чистый
Ссылки [ править ]
- ^ Махадевайер Кришнан, Якуб В. Наласковск и Ли М. Кук, «Химико-механическое выравнивание: химия суспензии, материалы и механизмы», Chem. Ред., 2010, т. 110. С. 178–204. DOI : 10.1021 / cr900170z
- ^ Awano, Y .: (2006), «углеродных нанотрубок (CNT) Через межсоединений технологии: низкий рост температуры сердечнососудистых заболеваний и химикомеханического сглаживания длявертикально ориентированных углеродных нанотрубок». Proc. 2006 ICPT , 10
Книги [ править ]
- Обработка кремния для эпохи СБИС - Vol. IV Deep-submicron Process Technology - S Wolf, 2002, ISBN 978-0-9616721-7-1 , глава 8 «Химико-механическое полирование», стр. 313–432
Внешние ссылки [ править ]
- "CMP, химико-механическое выравнивание, полировальное оборудование", Crystec Technology Trading GmbH, получено с: http://www.crystec.com/alpovere.htm
- «Химико-механическая планаризация» д-ра Ван Цзэнфэна, д-ра Инь Линга, Нг Сум Хуан и Тео Пайк Луан получена с сайта: http://maltiel-consulting.com/CMP-Chemical-mechanical_planarization_maltiel_semiconductor.pdf
