平坦化降低晶圆表面起伏,为后续工序提供适当表面。所链接 40nm 流程命名 STI CMP 与 PMD CMP 两个实例。标签未说明浆料、停止材料、终点或实测平整度。
两个已命名 CMP 工位;截面未标明耗材或终点化学。
Process checkpoint · 工艺坐标
理解 STI CMP 的工艺作用
查看已命名 STI CMP 工位及平坦化背景。
与「半导体制造中的平坦化技术:物理原理、化学机制及先进节点演进」相关的流程位置:40nm BSI CMOS Image Sensor · STI · Step 42
物理与机制
平坦化降低表面起伏,使后续图形化与沉积有可用表面。所链接 STI CMP 和 PMD CMP 工位使用化学机械抛光,但平坦化是更广泛的集成目标,也可能采用其他方法。CMP 结合抛光垫接触、浆料化学与相对运动;去除量随薄膜、图形、压力分布和耗材而变化 。高处可能去除更快,但 CMP 名称本身不保证全片完全平整或自动停止。
若所选浆料对停止材料的去除较慢,停止层可改善控制。其他模块可能采用定时、终点信号和抛后量测。STI 与 PMD 步骤名称未披露各自的浆料或停止材料。CMP 还可能带来划伤和残留;划伤机制综述讨论了一般风险 ,并未量化这两步的缺陷数。
工艺原则
- 明确目标:说明哪项后续操作需要更低起伏及何种均匀性。
- 选择去除方法:CMP 条件取决于材料对和版图;只有选择比足够时停止层才有帮助。
- 量测结果:残余厚度、碟陷、侵蚀、划伤与污染需要分别检查 。
挑战与失效模式
局部图形密度、抛光垫状态、浆料响应及终点不确定性,可能造成厚度不均或表面缺陷。抛后清洗可去除部分残留,但不能修复所有划伤。所链接截面没有报告这些量测结果。
节点演进
不同的隔离、介质与互连材料需要不同的平坦化控制。较新的叠层可能留给厚度损失或缺陷的余量更小,但节点名称不能证明某个工位使用何种浆料或终点方式。
展望
针对材料的模型和量测可帮助设定 CMP 终点与缺陷限值;结果仍须在实际薄膜叠层和版图上验证。
参考来源
Scratch formation and its mechanism in chemical mechanical planarization (CMP)
T. Kwon, M. Ramachandran, Jin-Goo Park
Silicon VLSI Technology - Full
James D. Plummer, Michael D. Deal, Peter B. Griffin
Silicon VLSI Technology · ISBN 978-0130850379