半導(dǎo)體CMP工藝介紹課件

IntroductionofCMP化學(xué)機(jī)械拋光制程簡介（ChemicalMechanicalPolishing-CMP)FYChang/CMP目錄CMP的發(fā)展史CMP簡介為什么要有CMP制程CMP的應(yīng)用CMP的耗材CMP

Mirra-Mesa機(jī)臺簡況IntroductionofCMPFYChang/CMPCMP發(fā)展史1983:CMP制程由IBM發(fā)明。1986:氧化硅CMP（Oxide-CMP）開始試行。1988:金屬鎢CMP（WCMP）試行。1992:CMP開始出現(xiàn)在SIARoadmap。1994:臺灣的半導(dǎo)體生產(chǎn)廠第一次開始將化學(xué)機(jī)械研磨應(yīng)用于生產(chǎn)中。1998:IBM首次使用銅制程CMP。IntroductionofCMPFYChang/CMPCMP制程的全貌簡介IntroductionofCMPFYChang/CMPCMP機(jī)臺的基本構(gòu)造(I)壓力pressure平臺Platform研磨墊Pad芯片Wafer研磨液SlurryWafercarrier終點(diǎn)探測EndpointDetection鉆石整理器DiamondConditionerIntroductionofCMPFYChang/CMPCMP機(jī)臺的基本構(gòu)造(II)IntroductionofCMPFYChang/CMPMirra機(jī)臺概貌SiliconwaferDiamonddiskIntroductionofCMPFYChang/CMPTeres機(jī)臺概貌IntroductionofCMPFYChang/CMP

線性平坦化技術(shù)IntroductionofCMPFYChang/CMPIntroductionofCMPTeres

研磨均勻性(Non-uniformity)的氣流控制法FYChang/CMP

研磨皮帶上的氣孔設(shè)計(Air-beltdesign)IntroductionofCMPFYChang/CMPF-Rex200機(jī)臺概貌IntroductionofCMPFYChang/CMP終點(diǎn)探測圖（STICMPendpointprofile）光學(xué)摩擦電流FYChang/CMP為什么要做化學(xué)機(jī)械拋光（WhyCMP）?IntroductionofCMPFYChang/CMP沒有平坦化之前芯片的表面形態(tài)IntroductionofCMPIsolation0.4um0.5umIMDM2M2M1M11.2um0.7um0.3um1.0um2.2umFYChang/CMP沒有平坦化情況下的PHOTOIntroductionofCMPFYChang/CMP各種不同的平坦化狀況

IntroductionofCMP沒有平坦化之前平滑化局部平坦化全面平坦化FYChang/CMP平坦化程度比較CMPResistEtchBackBPSGReflowSOGSACVD,Dep/EtchHDP,ECR0.1110100100010000(Gapfill)LocalGlobal平坦化范圍(微米)IntroductionofCMPFYChang/CMPStepHeight（高低落差）&LocalPlanarity（局部平坦化過程）高低落差越來越小H0=stepheight局部平坦化：高低落差消失IntroductionofCMPFYChang/CMP初始形貌對平坦化的影響ABCACBRRTimeIntroductionofCMPFYChang/CMPCMP制程的應(yīng)用FYChang/CMPCMP制程的應(yīng)用前段制程中的應(yīng)用Shallowtrenchisolation(STI-CMP)后段制程中的應(yīng)用Pre-mealdielectricplanarization(ILD-CMP)Inter-metaldielectricplanarization(IMD-CMP)Contact/Viaformation(W-CMP)DualDamascene(Cu-CMP)另外還有Poly-CMP,RGPO-CMP等。IntroductionofCMPFYChang/CMPSTI&OxideCMP什么是STICMP?所謂STI（ShallowTrenchIsolation），即淺溝槽隔離技術(shù)，它的作用是用氧化層來隔開各個門電路（GATE），使各門電路之間互不導(dǎo)通。STICMP主要就是將wafer表面的氧化層磨平，最后停在SIN上面。STICMP的前一站是CVD區(qū)，后一站是WET區(qū)。

STISTIOxideSINSTISTISINCMP前CMP后FYChang/CMP所謂OxideCMP包括ILD(Inter-levelDielectric)CMP和IMD(Inter-metalDielectric)CMP,它主要是磨氧化硅(Oxide),將Oxide磨到一定的厚度，從而達(dá)到平坦化。Oxide

CMP的前一站是長Oxide的CVD區(qū)，后一站是Photo區(qū)。什么是OxideCMP?CMP前CMP后STI&OxideCMPFYChang/CMPW（鎢）CMP流程-1Ti/TiNPVDWCMPTi/TiNN-WellP-WellP+P+N+N+WCVDTi/TiNN-WellP-WellP+P+N+N+WWCVD功能：Glue（粘合）andbarrier（阻隔）layer。以便W得以疊長。功能：長W膜以便導(dǎo)電用。FYChang/CMPPOLYCMP流程簡介-2aFOXFOXCellP2P2P2FOXFOXCellP2P2P2FOXPOLYDEPOPOLYCMP+OVERPOLISH功能：長POLY膜以填之。功能：刨平POLY膜。ENDPOINT（終點(diǎn)）探測界限+OVERPOLISH（多出研磨）殘留的POLY膜。FYChang/CMPROUGHPOLYCMP流程-2bCELLARRAYCROSSSECTIONFOXFOXCellP2P2P2CELLARRAYCROSSSECTIONFOXFOXCellP2P2P2PRCOATING功能：PR填入糟溝以保護(hù)糟溝內(nèi)的ROUGHPOLY。ROUGHPOLYCMP功能：刨平PR和ROUGHPOLY膜。ENDPOINT（終點(diǎn)）探測界限+OVERPOLISH（多出研磨）殘留的ROUGHPOLY膜。FYChang/CMPCMP耗材

IntroductionofCMPFYChang/CMPCMP耗材的種類研磨液（slurry）研磨時添加的液體狀物體，顆粒大小跟研磨后的刮傷等缺陷有關(guān)。研磨墊（pad）研磨時墊在晶片下面的片狀物。它的使用壽命會影響研磨速率等。研磨墊整理器（conditiondisk）鉆石盤狀物，整理研磨墊。IntroductionofCMPFYChang/CMPCMP耗材的影響隨著CMP耗材（consumable）使用壽命（lifetime）的增加，CMP的研磨速率（removalrate），研磨均勻度（Nu%）等參數(shù)都會發(fā)生變化。故要求定時做機(jī)臺的MONITOR。ROUTINEMONITOR是用來查看機(jī)臺和制程的數(shù)字是否穩(wěn)定，是否在管制的范圍之內(nèi)的一種方法。FYChang/CMPIntroductionofCMPCMPMirra-Mesa機(jī)臺簡況FYChang/CMPIntroductionofCMPFABSMIRRAMESAMirra-Mesa機(jī)臺外觀-側(cè)面

SMIFPODWETROBOTFYChang/CMPIntroductionofCMP

Mirra(Mesa)TopviewMirra-Mesa機(jī)臺外觀-俯視圖FYChang/CMPIntroductionofCMPMirra-Mesa機(jī)臺-運(yùn)作過程簡稱

12345612:FABS的機(jī)器手從cassette中拿出未加工的WAFER并送到WAFER的暫放臺。23:Mirra的機(jī)器手接著把WAFER從暫放臺運(yùn)送到LOADCUP。LOADCUP是WAFER上載與卸載的地方。34:HEAD將WAFER拿住。CROSS旋轉(zhuǎn)把HEAD轉(zhuǎn)到PLATEN1到2到3如此這般順序般研磨。43:研磨完畢后，WAFER將在LOADCUP御載。35:Mirra的機(jī)器手接著把WAFER從LOADCUP