Шта је шишање и ерозија у ЦМП процесу?

Хемијско механичко полирање (ЦМП) уклања вишак материјала и површинске дефекте комбинованим дејством хемијских реакција и механичке абразије. То је кључни процес за постизање глобалне планаризације површине плочице и неопходан је за вишеслојне бакарне интерконекције и ниско-к диелектричне структуре. У практичној производњи, ЦМП није савршено уједначен процес уклањања; то доводи до типичних дефеката зависних од шаблона, међу којима су најистакнутији глодање и ерозија. Ови недостаци директно утичу на геометрију слојева међусобног повезивања и њихове електричне карактеристике.

Испирање се односи на прекомерно уклањање релативно меких проводљивих материјала (као што је бакар) током ЦМП-а, што доводи до конкавног профила у облику посуде унутар једне металне линије или велике металне површине. У попречном пресеку, центар металне линије лежи ниже од њене две ивице и околне диелектричне површине. Овај феномен се често примећује у широким линијама, јастучићима или металним деловима типа блокова. Његов механизам формирања је углавном повезан са разликама у тврдоћи материјала и деформацијом јастучића за полирање на широким металним карактеристикама: меки метали су осетљивији на хемијске компоненте и абразивне супстанце у суспензији, а локални контактни притисак јастучића се повећава на широким деловима, што доводи до тога да брзина уклањања у центру метала премашује ону на ивицама. Као резултат, дубина посуде се обично повећава са ширином линије и временом преглачања.

Ерозију карактерише укупна висина површине у регионима са великом густином шара (као што су густе металне линије или области са густом лажном испуном) нижа од оне у околним ретким регионима после ЦМП-а. У суштини, то је прекомерно уклањање материјала на нивоу региона засновано на густини узорка. У густим регионима, метал и диелектрик заједно обезбеђују већу ефективну контактну површину, а механичко трење и хемијско дејство јастучића и суспензије су јачи. Сходно томе, просечне стопе уклањања и метала и диелектрика су веће него у регионима ниске густине. Како се полирање и прекомерно полирање одвијају, метал-диелектрични слој у густим областима постаје тањи у целини, формирајући мерљиву висину, а степен ерозије се повећава са локалном густином узорка и оптерећењем процеса.

Са становишта перформанси уређаја и процеса, тањир и ерозија имају вишеструке негативне утицаје на полупроводничке производе. Дисхинг смањује ефективну површину попречног пресека метала, што доводи до већег отпора међуконекције и пада ИР, што заузврат узрокује кашњење сигнала и смањену временску маргину на критичним путањама. Варијације у дебљини диелектрика узроковане ерозијом мењају паразитски капацитет између металних линија и дистрибуцију РЦ кашњења, поткопавајући униформност електричних карактеристика на чипу. Поред тога, локално стањивање диелектрика и концентрација електричног поља утичу на понашање пробоја и дугорочну поузданост интерметалних диелектрика. На нивоу интеграције, прекомерна површинска топографија повећава потешкоће фокуса и поравнања литографије, деградира униформност накнадног таложења филма и гравирања и може да изазове дефекте као што су остаци метала. Ови проблеми се на крају манифестују као флуктуација приноса и скраћивање процеса. Због тога је у практичном инжењерству неопходно контролисати тањир и ерозију у одређеним границама кроз изједначавање густине распореда, оптимизацијуполирање слурриселективност и фино подешавање параметара ЦМП процеса, како би се осигурала планарност структура међусобног повезивања, стабилне електричне перформансе и робусна производња великог обима.