CMP Sürecinde Bozulma ve Erozyon Nedir?

Kimyasal mekanik parlatma (CMP), kimyasal reaksiyonların ve mekanik aşınmanın birleşik etkisi yoluyla fazla malzemeyi ve yüzey kusurlarını giderir. Bu, levha yüzeyinin küresel düzlemselleştirilmesini sağlamak için önemli bir süreçtir ve çok katmanlı bakır ara bağlantılar ve düşük k dielektrik yapılar için vazgeçilmezdir. Pratik üretimde CMP tamamen tekdüze bir çıkarma işlemi değildir; tipik desene bağlı kusurlara neden olur; bunların arasında bombelenme ve erozyon en belirgindir. Bu kusurlar, ara bağlantı katmanlarının geometrisini ve elektriksel özelliklerini doğrudan etkiler.

Bombeleme, CMP sırasında nispeten yumuşak iletken malzemelerin (bakır gibi) aşırı uzaklaştırılması anlamına gelir ve bu da tek bir metal hattın veya geniş bir metal alanın içinde tabak şeklinde bir içbükey profile yol açar. Enine kesitte metal çizginin merkezi, iki kenarından ve onu çevreleyen dielektrik yüzeyden daha aşağıda yer alır. Bu olay sıklıkla geniş çizgilerde, yastıklarda veya blok tipi metal bölgelerde görülür. Oluşum mekanizması temel olarak malzeme sertliğindeki farklılıklar ve parlatma pedinin geniş metal özellikleri üzerindeki deformasyonuyla ilgilidir: yumuşak metaller bulamaçtaki kimyasal bileşenlere ve aşındırıcılara karşı daha hassastır ve pedin yerel temas basıncı geniş özelliklerde artar, metalin merkezindeki temizleme oranının kenarlardakini aşmasına neden olur. Sonuç olarak, bombeleme derinliği genellikle çizgi genişliği ve aşırı cilalama süresiyle birlikte artar.

Erozyon, yüksek desen yoğunluğuna sahip bölgelerdeki (yoğun metal çizgi dizileri veya yoğun yapay dolgulu alanlar gibi) genel yüzey yüksekliğinin, CMP'den sonra çevredeki seyrek bölgelerden daha düşük olmasıyla karakterize edilir. Özünde bu, desen yoğunluğuna dayalı, bölge düzeyinde malzemenin aşırı uzaklaştırılmasıdır. Yoğun bölgelerde metal ve dielektrik birlikte daha büyük bir etkili temas alanı sağlar ve ped ile çamurun mekanik sürtünmesi ve kimyasal etkisi daha güçlüdür. Sonuç olarak, hem metal hem de dielektrik ortalama uzaklaştırma oranları, düşük yoğunluklu bölgelere göre daha yüksektir. Parlatma ve aşırı parlatma ilerledikçe, yoğun alanlardaki metal-dielektrik yığını bir bütün olarak incelir, ölçülebilir bir yükseklik adımı oluşur ve yerel desen yoğunluğu ve işlem yüküyle birlikte erozyon derecesi artar.

Cihaz ve proses performansı açısından bakıldığında, bombelenme ve erozyonun yarı iletken ürünler üzerinde birçok olumsuz etkisi vardır. Bombeleme, metalin etkili kesit alanını azaltarak daha yüksek ara bağlantı direncine ve IR düşüşüne yol açar, bu da sinyal gecikmesine ve kritik yollarda zamanlama marjının azalmasına neden olur. Erozyonun neden olduğu dielektrik kalınlığındaki değişiklikler, metal hatlar arasındaki parazitik kapasitansı ve RC gecikmesinin dağılımını değiştirerek çip boyunca elektriksel özelliklerin tekdüzeliğini zayıflatır. Ek olarak, yerel dielektrik incelmesi ve elektrik alan konsantrasyonu, metaller arası dielektriklerin arıza davranışını ve uzun vadeli güvenilirliğini etkiler. Entegrasyon düzeyinde aşırı yüzey topografisi, litografi odağı ve hizalamanın zorluğunu arttırır, sonraki film biriktirme ve dağlamanın tekdüzeliğini bozar ve metal kalıntısı gibi kusurlara neden olabilir. Bu sorunlar sonuçta verim dalgalanması ve daralan süreç penceresi olarak ortaya çıkıyor. Bu nedenle, pratik mühendislikte, yerleşim yoğunluğunun eşitlenmesi,parlatmaacele etmekAra bağlantı yapılarının düzlemselliğini, istikrarlı elektrik performansını ve sağlam yüksek hacimli üretimi sağlamak için seçicilik ve CMP işlem parametrelerinin ince ayarı.