超大规模集成电路制造中硅片平坦化技术的未来发展.pdf

超大规模集成电路制造中硅片平坦化技术的未来发展.pdf第卷第期机械工程学报 Vol
200 0 CHINESE oct 2 0 0 3
超大规模集成电路制造中硅片平坦化
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(Ic)(CMP)
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们在不断完善际醯耐保苍诓欢咸剿骱脱芯啃碌钠教够际酢T诜治龃矯技术的基础上,介绍
了固结磨料⑽弈チ螩、电化学机械平坦化、无应力抛光、接触平坦化和等离子辅助化学蚀刻等几种硅
片平坦化新技术的原理和特点以及国内外平坦化技术的未来发展。
关键词:硅片化学机械抛光平坦化集成电路
TN3041+2 TGl75
130nnl
0 坦度,在×痩区域内的局部平
坦度不大于 nnl
计算机、通信及网络技术的高速发展对的 0 1 nnl
要求愈来愈高,不断向高速化、高集成化、高密平坦度的平坦化技术【。
度化和高性能化的方向发展,导致其特证尺寸不断
缩小、金属互连结构布线层数不断增加。目前,超 1
(ULSI)025am
至叮杵本兑泊 mm300rllrn 化学机械抛光技术的发展与应用
布线结构已发展到层,集成度达到 4 (Planarization)Ic
G(ITRS)中得到应用,如基于淀积技术的选择淀积、旋涂玻
2009450硅片,芯片的特(SpinonglassSOGlCVD(Chemicalvapor
O07tm10⒌壤胱釉銮緾、偏压溅射和属于结
上,集成度达到 G(Etchback)
连线变得很细,将由代替传统的。在制(Electron cyclotron 、热回流法
造追求结构微细化、薄膜化和布线立体化的趋势 reflux)
中,当特征尺寸达到深亚微米级,半导体工艺是属于局部平坦化技术,不能做到全局平坦化。为
技术遇到了新的挑战。由于光刻机的焦深变得越来 l
越短,硅晶片或薄膜层上极其微小的高度差异都会世纪年代以前,半导体基片抛光大都采
使的布线图案发生变形、扭曲、错位,结果导(Chemical
致绝缘层的绝缘能力达不到要求,或金属连线错乱珻闣和
而出现废品。因此,为了得到准确的光刻图案,必首次提出,之后被逐渐应用起来。在半导
须提高硅片刻蚀层的面型精度和微观表面质量。在 CMPIc
多层布线立体结构中,不仅要求在整个硅片表面内年,韭氏忍岢隽薈全局平坦化技
各部分的高度差越来越小植科教够,还要求保术,并于年成功应用于的生产
证每层的全局平坦化。通常要求每层的全局平坦度中,在此之后,际醯玫搅丝焖俜⒄埂
23300的硅片技术可以有效地兼顾表面的全局和局部平坦度,目
前,它不仅在材料制备阶段用于加工单晶硅衬底,
·纪念‘机械工程学报》创刊周年——“机械工程技术的历史、进更主要用来对多层布线金属互连结构中层问电介质
展与展望”主题征文。国家自然科学基金资助项目。(Inter1evel,、浅沟槽隔离
收到初稿,收到修改稿
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isolationSTI)(w粗糙度和多孔性。此外抛光垫的不均匀磨损,使得
AlCuAu)抛光过程不稳定,很难进行参数优化。
成为制造主流芯片的关键技术之一。(61 CMP
12cMPCMP70
传统低橙缤所示,整个系统是由一占耗材的%%。此外,抛光浆料管理和废料
个旋转的硅片夹持装置、承载抛光垫的工作