Теория процессов. Процесс химико-механической планаризации. Средства технологического оснащения, страница 12

Важной характеристикой процесса полирования вольфрама является селективность удаления металла по отношению к нижележащему окислу кремния. Требование высокой селективности необходимо, прежде всего, для упрощения определения момента окончания процесса полирования вольфрама. С помощью современных суспензий – а именно качества суспензии главным образом определяют возможности ХМП W – достигается селективность полирования вольфрама по отношению к двуокиси кремния, равная 100 [28]. Определению момента окончания процесса способствует также то обстоятельство, что силы трения между полирующей подушкой и пластиной заметно возрастают при достижении окисла кремния. Это явление позволяет легко построить систему контроля момента окончания полирования вольфрама, основанную на мониторинге момента трения, что и используется в технологическом оборудовании.

 Скорость полирования вольфрама обычно составляет порядка  400 нм/мин, что в 2 – 2,5 раза выше скорости полирования окисла кремния (в соответствующих суспензиях). Таким образом, высокие скорости и селективности полирования вольфрама наряду с высоким качеством планаризации и простотой фиксации момента окончания делают этот процесс привлекательным для планаризации.

В заключение представим параметры нескольких реальных процессов ХМП вольфрама, полученные фирмой IPEC на установках AvantGaard 676 и AvantGaard 776 (см. таблицу 1.1.7.1) [29].

Таблица 1.1.7.1

Параметры

Процесс 1

Процесс 2

Процесс 3

Суспензия

BP 7L

MSW 1500

SSW2000

Полирующая подушка

TW P813

 IC1000SubaIV

 IC1000SubaIV

Скорость удаления вольфрама, нм/мин

³350

260

350-550

Неравномерность по пластине диам. 200 мм , 1d, %, искл. 3мм краевую зону, после 1 мин полирования

£5

£5

£5

Селективность W/SiO2

>50:1

>50:1

>50:1

Скорость удаления титана, нм/мин

100

180

200-250

Ресурс полирующей подушки

350-500 пластин

500 пластин

>200 мин

Дефектность после очистки

<50

(>0,3 мкм)

Нет данных

<20

(>0,2 мкм)

Микроцарапины

£20 нм глуб.

£20 нм глуб.

Нет данных

Уменьшение высоты пробки W после полирования, нм

£10

£10

£20

Эрозия окисла, нм

<50

<50

<50

1.1.8  Процесс химико-механической планаризации алюминия

С помощью алюминия и его сплавов формируется сеть межсоединений на кристалле. В настоящее время алюминий является основным материалом для многоуровневой разводки.

Главная проблема, возникающая при ХМП алюминия – возникновение царапин и блюдцеобразный профиль низких участков топологического рисунка [30] из-за высокой мягкости материала. Слой Al(OH)3, образующийся в жидкостной среде, имеет ту же твердость, что и алюминий (твердости Al(OH)3, Al и Al2O3 по шкале Мора соответственно равны 2,5-3,5,  2-2,9 и 7-9). Основные усилия исследователей направлены на снижение абразивной и увеличение химической составляющей процесса. Если в процессе полирования образуется окись алюминия, то ее абразивная обработка приводит к агломерации частиц Al2O3и возникновению царапин на полируемой поверхности. Использование в суспензиях азотной и фосфорной кислот препятствует образованию Al2O3. Однако, алюминий легко травится этими кислотами, препятствуя достижению приемлемой планаризации.

Одним из путей достижения хороших результатов полирования алюминия может быть поиск альтернативных окислителям веществ, позволяющих формировать на поверхности пленки с необходимыми свойствами. В [31] описан процесс ХМП алюминия с использованием суспензии на основе каприловой кислоты. Тонкие (2-3 нм) пленки соли каприловой кислоты обладают высокой плотностью и хорошими пассивирующими свойствами. Пока еще неясно, подходят ли эти пленки для ХМП алюминия.