Што е Дишинг и ерозија во процесот на CMP?

Хемиското механичко полирање (CMP) го отстранува вишокот материјал и површински дефекти преку комбинирано дејство на хемиски реакции и механичко абразија. Тоа е клучен процес за постигнување на глобална планаризација на површината на обландата и е незаменлив за повеќеслојни бакарни меѓусебни врски и ниско-к диелектрични структури. Во практичното производство, CMP не е совршено униформен процес на отстранување; тоа доведува до типични дефекти зависни од моделот, меѓу кои најистакнатите се садовите и ерозијата. Овие дефекти директно влијаат на геометријата на слоевите за меѓусебно поврзување и нивните електрични карактеристики.

Садење се однесува на прекумерно отстранување на релативно меки спроводливи материјали (како бакар) за време на CMP, што доведува до вдлабнат профил во облик на чинија во една метална линија или голема метална површина. Во напречниот пресек, центарот на металната линија лежи пониско од неговите два рабови и околната диелектрична површина. Овој феномен често се забележува во широки линии, влошки или метални области од типот блок. Неговиот механизам за формирање е главно поврзан со разликите во цврстината на материјалот и деформацијата на подлогата за полирање над широките метални карактеристики: меките метали се почувствителни на хемиските компоненти и абразиви во кашеста маса, а локалниот контактен притисок на подлогата се зголемува на широки карактеристики, предизвикувајќи стапката на отстранување во центарот на металот да ја надмине онаа на рабовите. Како резултат на тоа, длабочината на садовите обично се зголемува со ширината на линијата и времето на прекумерно полирање.

Ерозијата се карактеризира со тоа што вкупната висина на површината во регионите со висока густина на шаблонот (како што се густите метални линии или области со густо кукла полнење) е помала од онаа во околните ретки региони по CMP. Во суштина, тоа е прекумерно отстранување на материјалот на ниво на регион, управувано од шаблонот. Во густите области, металот и диелектрикот заедно обезбедуваат поголема ефективна контактна површина, а механичкото триење и хемиското дејство на подлогата и кашеста маса се посилни. Следствено, просечните стапки на отстранување и на металот и на диелектрикот се повисоки отколку во регионите со мала густина. Како што продолжува полирањето и прекумерното полирање, метално-диелектричниот оџак во густите области станува потенок како целина, формирајќи мерлива висина, а степенот на ерозија се зголемува со локалната густина на шаблонот и оптоварувањето на процесот.

Од гледна точка на перформансите на уредот и процесот, миењето и ерозијата имаат повеќекратни негативни влијанија врз полупроводничките производи. Садовите ја намалуваат ефективната површина на пресекот на металот, што доведува до поголем отпор на меѓусебното поврзување и пад на IR, што пак предизвикува доцнење на сигналот и намалена временска маргина на критичните патеки. Варијациите во дебелината на диелектрикот предизвикани од ерозија ја менуваат паразитската капацитивност помеѓу металните линии и дистрибуцијата на доцнењето на RC, поткопувајќи ја униформноста на електричните карактеристики низ чипот. Дополнително, локалното разредување на диелектрикот и концентрацијата на електричното поле влијаат на однесувањето на дефектот и долгорочната сигурност на меѓуметалните диелектрици. На ниво на интеграција, прекумерната топографија на површината ја зголемува тешкотијата на фокусот и усогласувањето на литографијата, ја намалува униформноста на последователното таложење и гравирање на филмот и може да предизвика дефекти како што се метални остатоци. Овие проблеми на крајот се манифестираат како флуктуација на приносот и смалување на прозорецот на процесот. Затоа, во практичното инженерство, неопходно е да се контролираат садовите и ерозијата во одредени граници преку изедначување на густината на распоредот, оптимизација наполирање смамкаселективност и фино подесување на параметрите на процесот на CMP, за да се обезбеди рамнина на структурите за меѓусебно поврзување, стабилни електрични перформанси и робусно производство со голем обем.