CMP 凹陷通常描述金属表面低于邻近介质的局部形貌;侵蚀描述图形区域相对于合适外围参考区的高度损失。两者可以同时出现,却不是同一种测量。判断之前,首先要问:你正在比较哪两个表面?
两种不同的高度比较
以金属镶嵌为例,抛光开始时主要去除介质场区上方的金属覆盖层。场区金属逐渐清除后,接触表面变成不同材料和图形的组合。机械接触与化学去除仍在共同作用,不能认为进入清除阶段后所有暴露材料都会立即停止变化。
当开口内金属低于紧邻介质时,可以观察到局部凹陷。判断侵蚀则要把图形区域与区域外参考表面比较。某条金属线的局部凹陷可能很小,但整个阵列已经降低;一处宽金属也可能发生凹陷,而没有同样程度的区域高度损失。
| 观察结果 | 需要的比较 | 不能由此直接得出的结论 |
|---|---|---|
| 金属低于相邻介质 | 局部金属与介质高度差 | 整个图形区域损失多少 |
| 密集区域低于外围场区 | 区域与外围高度差 | 每根金属线各自凹陷多少 |
| 场区仍有金属残留 | 金属清除是否完整 | 其它位置不存在凹陷 |
Process checkpoint · 工艺坐标
理解 M2 Cu CMP 的工艺作用
查看铜平坦化如何分隔互连线,以及局部表面形状为何重要。
与「CMP 凹陷与侵蚀:先确定你比较的参考面」相关的流程位置:28nm Planar Flow · M2 · Step 224
为什么不能只用一个原因解释
可变形的抛光接触会影响金属开口内的去除,不同材料对同一抛光环境的响应也不同。图形分布又会改变一个区域内的接触与材料去除环境,因此初始形貌、局部几何和暴露历程需要一起理解。
“宽线容易凹陷、密集区容易侵蚀”可以作为入门示意,却不能当作完整预测规律。不同区域进入清除阶段的时间可能不同,相似的最终高度差也可能来自不同过程。
同时看三个表面
阅读教学截面时,分别找到金属表面、它紧邻的介质表面,以及区域外的参考场区。比较前后状态时,保留这三个参照。只测金属相对于远处场区的高度,会把局部凹陷和区域损失叠加起来,反而看不出变化来自哪里。
设想两张图的金属顶面同样低。图 A 中邻近介质仍然较高;图 B 中邻近介质也一起降低。把两者都称为“相同凹陷”,会漏掉最重要的区别。这个例子训练的是比较思路,并不允许从没有标定的工艺示意图反推出真实尺寸。
下一层接收到的是实际表面
后续介质和光刻接收到的是剩余表面,而不是设计中的理想平面。局部凹陷改变导体几何,也改变后续薄膜需要覆盖的形貌;区域高度损失则可能影响跨图形的平坦程度。但两者都不能单独证明某个确定电阻、漏电或可靠性结果,还要结合真实结构与电学测量。
因此,目标不能简化为“少抛一点”。场区清除不完整可能留下不应存在的金属连接,进一步去除又可能加重部分形貌变化。必须同时看清除完整性和保留结构。
原始资料链接
参考来源
Silicon VLSI Technology - Full
James D. Plummer, Michael D. Deal, Peter B. Griffin
Silicon VLSI Technology · ISBN 978-0130850379