O que são abatimentos e erosão no processo CMP?

O polimento químico-mecânico (CMP), que combina corrosão química e polimento mecânico para remover imperfeições superficiais, é o processo semicondutor significativo para alcançar a planarização geral dobolachasuperfície. O CMP resulta em dois defeitos superficiais, côncavo e erosão, que impactam significativamente o nivelamento e o desempenho elétrico das estruturas interconectadas.

Dishing significa o polimento excessivo de materiais mais macios (como o cobre) durante o processo CMP, resultando em depressões centrais localizadas em forma de disco. Comum em linhas metálicas largas ou grandes áreas metálicas, esse fenômeno decorre principalmente de inconsistências de dureza do material e distribuição desigual de pressão mecânica. O prato é caracterizado principalmente por uma depressão no centro de uma única linha metálica larga, com a profundidade da depressão normalmente aumentando com a largura da linha.

A erosão ocorre em áreas densamente padronizadas (como conjuntos de fios metálicos de alta densidade). Devido às diferenças no atrito mecânico e nas taxas de remoção de material, tais áreas apresentam altura geral mais baixa em comparação com áreas esparsas circundantes. A erosão manifesta-se como uma altura global reduzida de padrões densos, com a severidade da erosão a intensificar-se à medida que a densidade do padrão aumenta.

O desempenho dos dispositivos semicondutores é impactado negativamente por ambos os defeitos de diversas maneiras. Eles podem levar a um aumento na resistência de interconexão, resultando em atraso de sinal e declínio no desempenho do circuito. Além disso, a inclinação e a erosão também são capazes de causar espessura dielétrica intercalar irregular, perturbar a consistência do desempenho elétrico do dispositivo e alterar as características de ruptura da camada dielétrica intermetálica. Em processos subsequentes, eles também podem levar a desafios de alinhamento da litografia, baixa cobertura de filme fino e até mesmo resíduos metálicos, impactando ainda mais o rendimento.

Para suprimir efetivamente esses defeitos, o desempenho do processo CMP e o rendimento de cavacos podem ser aprimorados por meio da integração da otimização do projeto, seleção de consumíveis e controle de parâmetros do processo. Padrões de metal fictício podem ser introduzidos para melhorar a uniformidade da distribuição da densidade do metal durante a fase de projeto da fiação. A escolha da almofada de polimento é capaz de diminuir defeitos. Por exemplo, a almofada mais rígida tem menos deformação e pode ajudar a reduzir a inclinação. Além do mais, a formulação e os parâmetros da pasta também são críticos para suprimir defeitos. Uma pasta com alta taxa de seletividade pode melhorar a erosão, mas aumentará o desmoronamento. Reduzir a taxa de seleção tem o efeito oposto.

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