半导体CMP工艺介绍.ppt
Introduction of CMP,化学机械抛光制程简介（Chemical Mechanical Polishing-CMP),目录,CMP的发展史 CMP简介为什么要有CMP制程CMP的应用CMP的耗材CMP Mirra-Mesa 机台简况,Introduction of CMP,CMP 发展史,1983:CMP制程由IBM发明。1986:氧化硅CMP（Oxide-CMP）开始试行。1988:金属钨CMP（W CMP）试行。1992:CMP 开始出现在 SIA Roadmap。1994:台湾的半导体生产厂第一次开始将化学机械研磨应用于生产中。1998:IBM 首次使用铜制程CMP。,Introduction of CMP,CMP制程的全貌简介,Introduction of CMP,CMP 机台的基本构造(I),压力pressure,平台Platform,研磨垫Pad,芯片Wafer,研磨液Slurry,Wafer carrier,终点探测 EndpointDetection,钻石整理器Diamond Conditioner,Introduction of CMP,CMP 机台的基本构造(II),Introduction of CMP,Mirra 机台概貌,Introduction of CMP,Teres 机台概貌,Introduction of CMP,线性平坦化技术,Introduction of CMP,Introduction of CMP,Teres 研磨均匀性(Non-uniformity)的气流控制法,研磨皮带上的气孔设计(Air-belt design),Introduction of CMP,F-Rex200 机台概貌,Introduction of CMP,终点探测图（STI CMP endpoint profile）,光学,摩擦电流,为什么要做化学机械抛光（Why CMP）?,Introduction of CMP,没有平坦化之前芯片的表面形态,Introduction of CMP,没有平坦化情况下的PHOTO,Introduction of CMP,各种不同的平坦化状况,Introduction of CMP,没有平坦化之前,平滑化,局部平坦化,全面平坦化,平坦化程度比较,(Gap fill),Local,Global,平坦化 范围(微米),Introduction of CMP,Step Height（高低落差）&Local Planarity（局部平坦化过程）,高低落差越来越小,局部平坦化：高低落差消失,Introduction of CMP,初始形貌对平坦化的影响,A,B,C,Introduction of CMP,CMP 制程的应用,CMP 制程的应用,前段制程中的应用Shallow trench isolation(STI-CMP)后段制程中的应用Pre-meal dielectric planarization(ILD-CMP)Inter-metal dielectric planarization(IMD-CMP)Contact/Via formation(W-CMP)Dual Damascene(Cu-CMP)另外还有Poly-CMP,RGPO-CMP等。,Introduction of CMP,STI&Oxide CMP,什么是STI CMP?,所谓STI（Shallow Trench Isolation），即浅沟槽隔离技术，它的作用是用氧化层来隔开各个门电路（GATE），使各门电路之间互不导通。STI CMP主要就是将wafer表面的氧化层磨平，最后停在SIN上面。STI CMP的前一站是CVD区，后一站是WET区。,CMP 前,CMP 后,所谓Oxide CMP包括ILD(Inter-level Dielectric)CMP和IMD(Inter-metal Dielectric)CMP,它主要是磨氧化硅(Oxide),将Oxide磨到一定的厚度，从而达到平坦化。Oxide CMP 的前一站是长Oxide的CVD区，后一站是Photo区。,什么是Oxide CMP?,CMP 前,CMP 后,STI&Oxide CMP,W（钨）CMP流程-1,Ti/TiN PVD,W CVD,功能：Glue（粘合）and barrier（阻隔）layer。以便W得以叠长。,功能：长 W 膜 以便导电用。,POLY CMP流程简介-2a,POLY DEPO,POLY CMP+OVER POLISH,功能：长POLY膜以填之。,功能：刨平POLY 膜。END POINT（终点）探测界限+OVER POLISH（多出研磨）残留的POLY膜。,ROUGH POLY CMP 流程-2b,PR COATING,功能：PR 填入糟沟以保护糟沟内的ROUGH POLY。,ROUGH POLY CMP,功能：刨平PR和ROUGH POLY 膜。END POINT（终点）探测界限+OVER POLISH（多出研磨）残留的ROUGH POLY膜。,CMP耗材,Introduction of CMP,CMP耗材的种类,研磨液（slurry）研磨时添加的液体状物体，颗粒大小跟研磨后的刮伤等缺陷有关。研磨垫（pad）研磨时垫在晶片下面的片状物。它的使用寿命会影响研磨速率等。研磨垫整理器（condition disk）钻石盘状物，整理研磨垫。,Introduction of CMP,CMP耗材的影响,随着CMP耗材（consumable）使用寿命（life time）的增加，CMP的研磨速率（removal rate），研磨均匀度（Nu%）等参数都会发生变化。故要求定时做机台的MONITOR。ROUTINE MONITOR 是用来查看机台和制程的数字是否稳定，是否在管制的范围之内的一种方法。,Introduction of CMP,CMP Mirra-Mesa 机台简况,Introduction of CMP,FABS,MIRRA,MESA,Mirra-Mesa 机台外观-侧面,SMIF POD,WET ROBOT,Introduction of CMP,Mirra-Mesa 机台外观-俯视图,Introduction of CMP,Mirra-Mesa 机台-运作过程简称,12:FABS 的机器手从cassette 中拿出未加工的WAFER并送到WAFER的暂放台。23:Mirra 的机器手接着把WAFER从暂放台运送到LOADCUP。LOADCUP 是WAFER 上载与卸载的地方。34:HEAD 将WAFER拿住。CROSS 旋转把HEAD转到PLATEN 1到2到3如此这般顺序般研磨。43:研磨完毕后，WAFER 将在LOADCUP御载。35:Mirra 的机器手接着把WAFER从LOADCUP 中拿出并送到MESA清洗。,56:MESA清洗部分有1）氨水（NH4OH）+MEGASONIC（超声波）糟 2）氨水（NH4OH）刷。3）氢氟酸水（HF)刷 4）SRD，旋转，烘干部。61:最后，FABS 机器手把清洗完的WAFER 送回原本的CASSETTE。加工就这样完毕了。,HEAD,End,
