半導體cmp工藝介紹

1、Introduction of CMP,化學機械拋光制程簡介（Chemical Mechanical Polishing-CMP),目錄,CMP的發(fā)展史 CMP簡介為什么要有CMP制程CMP的應用CMP的耗材CMP Mirra-Mesa 機臺簡況,,,Introduction of CMP,CMP 發(fā)展史,1983: CMP制程由IBM發(fā)明。1986: 氧化硅CMP （Oxide-CMP）開始試行。 1988: 金屬鎢C

2、MP（W CMP）試行。1992: CMP 開始出現(xiàn)在 SIA Roadmap。1994: 臺灣的半導體生產(chǎn)廠第一次開始將化學機械研磨應用于生產(chǎn)中。1998: IBM 首次使用銅制程CMP。,Introduction of CMP,CMP制程的全貌簡介,Introduction of CMP,CMP 機臺的基本構造 (I),,,,,壓力pressure,,,平臺Platform,研磨墊Pad,,,芯片Wafer,,,研磨液Slur

3、ry,Wafer carrier,,,,終點探測 EndpointDetection,,,,,,鉆石整理器Diamond Conditioner,,,,,,,,,,,,Introduction of CMP,CMP 機臺的基本構造(II),,Introduction of CMP,Mirra 機臺概貌,Introduction of CMP,Teres 機臺概貌,,Introduction of CMP,線性平坦化技術,,Intro

4、duction of CMP,,Introduction of CMP,Teres 研磨均勻性(Non-uniformity) 的氣流控制法,研磨皮帶上的氣孔設計(Air-belt design),,Introduction of CMP,F-Rex200 機臺概貌,,Introduction of CMP,終點探測圖 （STI CMP endpoint profile）,,,光學,摩擦電流,為什么要做化學機械拋光（Why CMP）?

5、,Introduction of CMP,沒有平坦化之前芯片的表面形態(tài),Introduction of CMP,沒有平坦化情況下的PHOTO,,Introduction of CMP,,,各種不同的平坦化狀況,,Introduction of CMP,,沒有平坦化之前,平滑化,局部平坦化,,全面平坦化,平坦化程度比較,(Gap fill),Local,Global,平坦化 范圍 (微米),Introduction of CMP,Step

6、 Height（高低落差） & Local Planarity（局部平坦化過程）,高低落差越來越小,,局部平坦化：高低落差消失,Introduction of CMP,初始形貌對平坦化的影響,A,B,C,Introduction of CMP,CMP 制程的應用,CMP 制程的應用,前段制程中的應用Shallow trench isolation (STI-CMP)后段制程中的應用Pre-meal dielectric

7、planarization (ILD-CMP)Inter-metal dielectric planarization (IMD-CMP)Contact/Via formation (W-CMP)Dual Damascene (Cu-CMP)另外還有Poly-CMP, RGPO-CMP等。,Introduction of CMP,STI & Oxide CMP,,什么是STI CMP?,所謂STI（Shallow Tre

8、nch Isolation），即淺溝槽隔離技術，它的作用是用氧化層來隔開各個門電路（GATE），使各門電路之間互不導通。STI CMP主要就是將wafer表面的氧化層磨平，最后停在SIN上面。STI CMP的前一站是CVD區(qū)，后一站是WET區(qū)。,CMP 前,CMP 后,所謂Oxide CMP包括ILD(Inter-level Dielectric)CMP和IMD (Inter-metal Dielectric)CMP,它主要是磨氧化硅

9、(Oxide),將Oxide磨到一定的厚度，從而達到平坦化。Oxide CMP 的前一站是長Oxide的CVD區(qū)，后一站是Photo區(qū)。,什么是Oxide CMP?,,,CMP 前,CMP 后,STI & Oxide CMP,W（鎢） CMP流程-1,Ti/TiN PVD,W CVD,,功能：Glue（粘合） and barrier （阻隔）layer。以便W得以疊長。,功能： 長 W 膜 以便導電用。,POLY CMP流程簡

10、介-2a,POLY DEPO,POLY CMP + OVER POLISH,功能：長POLY膜以填之。,功能：刨平POLY 膜。END POINT（終點）探測界限+OVER POLISH（多出研磨）殘留的POLY膜。,,ROUGH POLY CMP 流程-2b,PR COATING,功能：PR 填入糟溝以保護糟溝內(nèi)的ROUGH POLY。,ROUGH POLY CMP,功能：刨平PR和ROUGH POLY 膜。END POINT（終點）

11、探測界限+OVER POLISH（多出研磨）殘留的ROUGH POLY膜。,,CMP耗材,Introduction of CMP,CMP耗材的種類,研磨液（slurry）研磨時添加的液體狀物體， 顆粒大小跟研磨后的刮傷等缺陷有關。研磨墊（pad）研磨時墊在晶片下面的片狀物。它的使用壽命會影響研磨速率等。研磨墊整理器（condition disk）鉆石盤狀物，整理研磨墊。,Introduction of CMP,C

12、MP耗材的影響,隨著CMP耗材（consumable）使用壽命（life time）的增加，CMP的研磨速率（removal rate），研磨均勻度（Nu%）等參數(shù)都會發(fā)生變化。故要求定時做機臺的MONITOR。ROUTINE MONITOR 是用來查看機臺和制程的數(shù)字是否穩(wěn)定，是否在管制的范圍之內(nèi)的一種方法。,Introduction of CMP,CMP Mirra-Mesa 機臺簡況,Introduction of CMP,FA

13、BS,MIRRA,MESA,Mirra-Mesa 機臺外觀-側面,SMIF POD,WET ROBOT,Introduction of CMP,,Mirra-Mesa 機臺外觀-俯視圖,Introduction of CMP,Mirra-Mesa 機臺-運作過程簡稱,1?2: FABS 的機器手從cassette 中拿出未加工的WAFER并送到WAFER的暫放臺。2?3: Mirra 的機器手接著把WAFER從暫放臺運送到LOADC

14、UP。LOADCUP 是WAFER 上載與卸載的地方。3?4: HEAD 將WAFER拿住。CROSS 旋轉(zhuǎn)把HEAD轉(zhuǎn)到PLATEN 1到2到3如此這般順序般研磨。4?3: 研磨完畢后，WAFER 將在LOADCUP御載。3?5: Mirra 的機器手接著把WAFER從LOADCUP 中拿出并送到MESA清洗。,,,5?6: MESA清洗部分有1）氨水（NH4OH）+MEGASONIC（超聲波）糟 2）氨水（NH4OH）刷。 3