Пленки МСД и металла могут повреждаться в процессе ХМП, приводя к снижению надежности и выхода годных межсоединений. Повреждения структуры включают в себя царапины, отслаивание пленки, введение примесей в пленку и изменения химической либо физической структуры пленки. Повреждения структуры приводят к электрическим повреждениям; для МСД это выражается в низком напряжении пробоя, высоким токам утечки и плохой CV- характеристике. Такие же эффекты могут быть вызваны примесями. Для металлических пленок характерно снижение электромиграционной стойкости в результате ХМП либо деградация барьерных пленок из-за введения металлических примесей в подложку либо в МСД. В полированных таким образом пленках возрастают механические напряжения, что может также явиться причиной снижения надежности межсоединений и МСД.
1.1.3 Характеристики основных материалов, влияющих на процесс химико-механической планаризации
Процесс ХМП различных материалов в значительной мере определяется выбором расходных материалов. Оптимальный выбор возможен исходя из анализа характеристик этих материалов и их влияния на процесс планаризации [1].
- Суспензия. Суспензия является основным расходным материалом процесса ХМП. Ниже кратко представлены свойства суспензии.
- РН суспензии определяет скорость диссоциации и растворимость полируемой поверхности, образование пленок на ней, стабильность абразивной суспензии и эффективность абразива. Определенные материалы полирующих подушек могут применяться совместно с суспензией, PH которой находится в определенном диапазоне. Адгезия полирующей подушки к поверхности пластины также определяется определенным диапазоном PH.
- Стабилизирующие добавки. Стабилизирующие добавки используются для поддержания PH суспензии в объеме и во времени на постоянном уровне. Без таких добавок PH суспензии в зоне обработки может значительно изменяться, если в результате гетерогенных реакций имеет место поглощение либо выделение ионов водорода.
- Окислители. В большинстве случаев ХМП металла сопровождается реакциями, имеющими электрохимическую природу. Окислители реагируют с металлическими поверхностями с образованием окислов в процессе окислительно-восстановительных реакций, в результате чего происходит либо растворение металла, либо образование пленок на поверхности. В случае вольфрама и меди скорость полирования пропорциональна скорости окислительно-восстановительных реакций.
- Комплексы. Эти добавки повышают растворимость полируемых пленок и, следовательно, возрастает скорость полирования. Использование таких добавок облегчает достижение столь важного для качественного ХМП баланса между скоростью механического удаления и скоростью растворения пленки в суспензии.
- Концентрация реагента в суспензии. Единицы измерения – моль/литр. Скорости реакции определяются как концентрациями реагентов, так и продуктов реакции. Реагенты суспензии осуществляют химическую реакцию либо способствуют удалению продуктов, так что при увеличении концентрации реагента возрастает скорость реакции. Отметим, однако, что весь процесс ХМП состоит из нескольких стадий и нескольких реакций. Для любого заданного процесса одна из стадий будет лимитирующей и будет определять скорость всего процесса ХМП. Если какая-либо из реакций не является частью лимитирующей стадии, то изменение ее скорости не повлияет на скорость полирования.
- Вязкость. Измеряется в пуазах (= 0,1 Па × с). Определяет текучесть эмульсии. Вязкость влияет на транспорт реагентов и продуктов в зоне реакции, а также на трение между пластиной и полирующей подушкой.
- Диэлектрическая постоянная. Определяет все параметры, связанные с зарядом (Zeta-потенциал, электрохимические силы).
- Абразивные частицы эмульсии. Производят механическое действие в процессе ХМП. Размеры частиц и их концентрация оказывают различное влияние на абразивный процесс. Абразивные частицы могут также оказывать химический эффект, например, в случае полирования стекла абразивом на основе церия образуется химическая связь со стеклянной поверхностью.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.