半导体CMP工艺介绍.ppt
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半导体CMP工艺介绍.ppt
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IntroductionofCMP化学机械抛光制程简介化学机械抛光制程简介(ChemicalMechanicalPolishing-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CMPMirra-Mesa机台简况IntroductionofCMPCMP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(WCMP)试行。
1992:
CMP开始出现在SIARoadmap。
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。
IntroductionofCMPCMP制程的全貌简介制程的全貌简介IntroductionofCMPCMP机台的基本构造(I)压力pressure平台Platform研磨垫Pad芯片Wafer研磨液SlurryWafercarrier终点探测EndpointDetection钻石整理器DiamondConditionerIntroductionofCMPCMP机台的基本构造(II)IntroductionofCMPMirra机台概貌SiliconwaferDiamonddiskIntroductionofCMPTeres机台概貌IntroductionofCMP线性平坦化技术IntroductionofCMPIntroductionofCMPTeres研磨均匀性(Non-uniformity)的气流控制法研磨皮带上的气孔设计(Air-beltdesign)IntroductionofCMPF-Rex200机台概貌IntroductionofCMP终点探测图(STICMPendpointprofile)光学摩擦电流为什么要做化学机械抛光为什么要做化学机械抛光(WhyCMP)?
IntroductionofCMP没有平坦化之前芯片的表面形态IntroductionofCMPIsolation0.4um0.5umIMDM2M2M1M11.2um0.7um0.3um1.0um2.2um没有平坦化情况下的PHOTOIntroductionofCMP各种不同的平坦化状况IntroductionofCMP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CMPResistEtchBackBPSGReflowSOGSACVD,Dep/EtchHDP,ECR0.1110100100010000(Gapfill)LocalGlobal平坦化范围(微米)IntroductionofCMPStepHeight(高低落差)&LocalPlanarity(局部平坦化过程)高低落差越来越小H0=stepheight局部平坦化:
高低落差消失IntroductionofCMP初始形貌对平坦化的影响ABCACBRRTimeIntroductionofCMPCMP制程的应用制程的应用CMP制程的应用前段制程中的应用Shallowtrenchisolation(STI-CMP)后段制程中的应用Pre-mealdielectricplanarization(ILD-CMP)Inter-metaldielectricplanarization(IMD-CMP)Contact/Viaformation(W-CMP)DualDamascene(Cu-CMP)另外还有Poly-CMP,RGPO-CMP等。
IntroductionofCMPSTI&OxideCMP什么是STICMP?
所谓STI(ShallowTrenchIsolation),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。
STICMP主要就是将wafer表面的氧化层磨平,最后停在SIN上面。
STICMP的前一站是CVD区,后一站是WET区。
STISTIOxideSINSTISTISINCMP前CMP后所谓OxideCMP包括ILD(Inter-levelDielectric)CMP和IMD(Inter-metalDielectric)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。
OxideCMP的前一站是长Oxide的CVD区,后一站是Photo区。
什么是OxideCMP?
CMP前CMP后STI&OxideCMPW(钨)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得以叠长。
功能:
长W膜以便导电用。
POLYCMP流程简介-2aFOXFOXCellP2P2P2FOXFOXCellP2P2P2FOXPOLYDEPOPOLYCMP+OVERPOLISH功能:
长POLY膜以填之。
功能:
刨平POLY膜。
ENDPOINT(终点)探测界限+OVERPOLISH(多出研磨)残留的POLY膜。
ROUGHPOLYCMP流程-2bCELLARRAYCROSSSECTIONFOXFOXCellP2P2P2CELLARRAYCROSSSECTIONFOXFOXCellP2P2P2PRCOATING功能:
PR填入糟沟以保护糟沟内的ROUGHPOLY。
ROUGHPOLYCMP功能:
刨平PR和ROUGHPOLY膜。
ENDPOINT(终点)探测界限+OVERPOLISH(多出研磨)残留的ROUGHPOLY膜。
CMP耗材耗材IntroductionofCMPCMP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(conditiondisk)钻石盘状物,整理研磨垫。
IntroductionofCMPCMP耗材的影响随着CMP耗材(consumable)使用寿命(lifetime)的增加,CMP的研磨速率(removalrate),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。
ROUTINEMONITOR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。
IntroductionofCMPCMPMirra-Mesa机台简况机台简况IntroductionofCMPFABSMIRRAMESAMirra-Mesa机台外机台外观-侧面面SMIFPODWETROBOTIntroductionofCMPMirra(Mesa)TopviewMirra-Mesa机台外机台外观-俯视图俯视图IntroductionofCMPMirra-Mesa机台机台-运作运作过程程简称称12345612:
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PLATEN1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。
HEADEnd
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