集成電路工藝第九章：化學(xué)機(jī)械拋光

第九章：化學(xué)機(jī)械拋光9.1引言硅片的外表起伏問題在IC工藝技術(shù)開展過程中，遇到了硅片的外表起伏〔即不平坦〕這個(gè)非常嚴(yán)重的問題，它使亞微米光刻無法進(jìn)行，外表起伏使光刻膠的厚度不均、超出光刻機(jī)的焦深范圍，無法實(shí)現(xiàn)亞微米線寬的圖形轉(zhuǎn)移。硅片的外表起伏問題雙層金屬IC的外表起伏平坦化的定性說明1〕未平坦化2〕平滑：臺(tái)階角度圓滑和側(cè)壁傾斜，臺(tái)階高度未減3〕局部平坦化：平滑且臺(tái)階高度局部減小平坦化的定性說明4〕局部平坦化：完全填充較小縫隙或局部區(qū)域。相對(duì)于平整區(qū)域的總臺(tái)階高度未顯著減小5〕全局平坦化：局部平坦化且整個(gè)Si片外表總臺(tái)階高度顯著減小9.2傳統(tǒng)的平坦化技術(shù)傳統(tǒng)的平坦化技術(shù)

1.反刻

2.玻璃回流3.旋涂膜層1.反刻〔回蝕〕在外表起伏的硅片上涂上一層光刻膠或其它材料做為平坦化的犧牲層，然后利用比犧牲層快的刻蝕速率刻蝕高處局部的過程稱為反刻〔也稱為回蝕〕。反刻能到達(dá)局部平坦化。1.反刻〔回蝕〕反刻平坦化2.玻璃回流玻璃回流是利用硼磷硅玻璃〔BPSG〕在高溫〔通常為850℃左右〕的流動(dòng)性進(jìn)行的平坦化過程。玻璃回流只能到達(dá)局部平坦化，它不能滿足亞微米IC中的多層金屬布線技術(shù)的要求。2.玻璃回流

BPSG回流平坦化3.旋涂膜層通過在外表起伏的硅片上旋涂液體層間介質(zhì)材料獲得平坦化的技術(shù)。旋涂膜層技術(shù)在0.35μm及以上器件的制造中應(yīng)用普遍。3.旋涂膜層9.3化學(xué)機(jī)械平坦化化學(xué)機(jī)械平坦化CMP〔ChemicalMechanicalPlanarization〕也稱為化學(xué)機(jī)械拋光CMP〔ChemicalMechanicalPolish〕是通過化學(xué)反響和機(jī)械研磨相結(jié)合的方法對(duì)外表起伏的硅片進(jìn)行平坦化的過程。20世紀(jì)80年代后期，IBM開發(fā)了CMP用于半導(dǎo)體硅片平坦化。20世紀(jì)90年代中期，CMP成為多層金屬化深亞微米集成電路工藝的主要平坦化技術(shù)。沒有CMP就沒有ULSI芯片。CMP是外表全局平坦化技術(shù)。CMP系統(tǒng)屬于超精密設(shè)備，CMP技術(shù)平坦化后的臺(tái)階高度可控制到50?左右。CMP的原理圖CMP的機(jī)理外表材料與磨料發(fā)生化學(xué)反響生成一層相對(duì)容易去除的外表層，這一外表層通過磨料中的研磨劑和研磨壓力與拋光墊的相對(duì)運(yùn)動(dòng)被機(jī)械地磨去。CMP的微觀作用是化學(xué)和機(jī)械作用的結(jié)合。CMP技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)1.全局平坦化，臺(tái)階高度可控制到50?左右2.平坦化不同的材料3.平坦化多層材料4.減小嚴(yán)重外表起伏5.能配合制作金屬圖形〔大馬士革工藝〕6.改善金屬臺(tái)階覆蓋7.減少缺陷8.不使用危險(xiǎn)氣體CMP技術(shù)的缺點(diǎn)1.新技術(shù)，工藝窗口窄，工藝變量控制相對(duì)較差。2.厚度及均勻性的控制比較困難加強(qiáng)終點(diǎn)檢測(cè)。3.設(shè)備昂貴。9.4CMP的應(yīng)用STI氧化硅拋光LI氧化硅拋光LI鎢拋光I