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

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.