化学机械抛光材料去除机理

介绍

采用化学机械抛光(CMP)工艺，在半导体工业中已被广泛接受氧化物电介质和金属层平面化。使用它以确保多层芯片之间的互连是实现了介质材料的可靠和厚度是一致且充分的。在CMP过程中，晶圆是当被载体面朝下按压时，绕轴旋转以及对着旋转抛光垫覆盖的载体膜。具有特定化学性质的硅溶胶泥浆(图1)。例如，由50 - 70纳米组成的磨料浆熔融石英在水溶液中，浓度在8.5-11之间，在材料种去除机理中起着重要作用。

CMP中的固体-固体接触模式

在进一步讨论之前，让我们回顾CMP中两种典型的接触模式，即流体动力接触模式以及固-固接触模式。图2(a)和(b)显示了两者联系方式示意图。如图2(a)所示，当对晶圆表面施加的下压力小，晶圆的相对速度大。CMP的一个典型性质是研磨颗粒(纳米级)的尺寸比浆液膜的厚度(微尺度)，因此很大即使磨料颗粒的大小是相对的，它们也是不活跃的，几乎所有材料的清除都是由于部件的三体磨损造成的。

磨料粒度的正态分布

由于磨料尺寸小粒子，不在接触区域的粒子不涉及两体磨损和材料移除。然而，并不是所有的粒子接触面积将涉及到材料的去除。

模型验证

材料去除率的预测由于形式复杂，而有些输入参数无法得到准确的值，如垫层硬度，我们只能估计其有效性。在这个阶段，全面验证依靠测量垫块硬度、接触面积比、磨料粒度的分布。

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