Was sind Dishing und Erosion im CMP-Prozess?

Chemisch-mechanisches Polieren (CMP), das chemische Korrosion und mechanisches Polieren zur Entfernung von Oberflächenfehlern kombiniert, ist der entscheidende Halbleiterprozess zur Erzielung einer GesamtplanarisierungWaferOberfläche. CMP führt zu zwei Oberflächendefekten, Dishing und Erosion, die sich erheblich auf die Ebenheit und elektrische Leistung von Verbindungsstrukturen auswirken.

Unter Dishing versteht man das übermäßige Polieren weicherer Materialien (wie Kupfer) während des CMP-Prozesses, was zu lokalisierten scheibenförmigen zentralen Vertiefungen führt. Dieses Phänomen tritt häufig bei breiten Metallleitungen oder großen Metallflächen auf und ist in erster Linie auf uneinheitliche Materialhärten und eine ungleichmäßige mechanische Druckverteilung zurückzuführen. Das Dishing ist in erster Linie durch eine Vertiefung in der Mitte einer einzelnen, breiten metallischen Linie gekennzeichnet, wobei die Tiefe der Vertiefung typischerweise mit der Linienbreite zunimmt.

Erosion tritt in dicht strukturierten Bereichen auf (z. B. in hochdichten Metalldrahtanordnungen). Aufgrund unterschiedlicher mechanischer Reibung und Materialabtragsraten weisen solche Bereiche im Vergleich zu umgebenden spärlichen Bereichen eine geringere Gesamthöhe auf. Erosion äußert sich in einer verringerten Gesamthöhe dichter Muster, wobei die Schwere der Erosion mit zunehmender Musterdichte zunimmt.

Chemisch-mechanisches Polieren (CMP), das chemische Korrosion und mechanisches Polieren zur Entfernung von Oberflächenfehlern kombiniert, ist der entscheidende Halbleiterprozess zur Erzielung einer Gesamtplanarisierung

Um diese Defekte wirksam zu unterdrücken, können die Leistung des CMP-Prozesses und die Chipausbeute durch die Integration von Designoptimierung, Verbrauchsmaterialauswahl und Prozessparametersteuerung verbessert werden. Um die Gleichmäßigkeit der Metalldichteverteilung während der Verdrahtungsentwurfsphase zu verbessern, können Dummy-Metallmuster eingeführt werden. Durch die Wahl des Polierpads können Defekte verringert werden. Das steifere Polster verformt sich beispielsweise weniger stark und kann dazu beitragen, Dishing zu reduzieren. Darüber hinaus sind auch die Formulierung und die Parameter der Aufschlämmung entscheidend für die Fehlerunterdrückung. Eine Aufschlämmung mit einem hohen Selektivitätsverhältnis kann die Erosion verbessern, führt jedoch zu einer stärkeren Wölbung. Eine Verringerung des Auswahlverhältnisses hat den gegenteiligen Effekt.

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