1、化学机械抛光制程简介化学机械抛光制程简介（Chemical Mechanical Polishing-CMP)目录 CMP的发展史 CMP简介 为什么要有CMP制程 CMP的应用 CMP的耗材 CMP Mirra-Mesa 机台简况Introduction of CMPCMP 发展史 1983:CMP制程由IBM发明。1986:氧化硅CMP（Oxide-CMP）开始试行。1988:金属钨CMP（W CMP）试行。1992:CMP 开始出现在 SIA Roadmap。1994:台湾的半导体生产厂第一次开始将化学机械研磨应用于生产中。1998:IBM 首次使用铜制程CMP。Introduction
2、 of CMPCMP制程的全貌简介制程的全貌简介Introduction of CMPCMP 机台的基本构造(I)压力pressure平台Platform研磨垫Pad芯片Wafer研磨液SlurryWafer carrier终点探测 EndpointDetection钻石整理器Diamond ConditionerIntroduction of CMPCMP 机台的基本构造(II)Introduction of CMPMirra 机台概貌Silicon waferDiamond diskIntroduction of CMPTeres 机台概貌Introduction of CMP 线性平坦化
3、技术Introduction of CMPIntroduction of CMPTeres 研磨均匀性(Non-uniformity)的气流控制法 研磨皮带上的气孔设计(Air-belt design)Introduction of CMPF-Rex200 机台概貌Introduction of CMP终点探测图（STI CMP endpoint profile）光学摩擦电流为什么要做化学机械抛光为什么要做化学机械抛光（Why CMP）?Introduction of CMP没有平坦化之前芯片的表面形态Introduction of CMPIsolation0.4 um0.5 umIMDM2M
4、2M1M11.2 um0.7 um0.3 um1.0 um2.2 um没有平坦化情况下的PHOTOIntroduction of CMP各种不同的平坦化状况 Introduction of CMP没有平坦化之前平滑化局部平坦化全面平坦化平坦化程度比较CMPResist Etch BackBPSG ReflowSOGSACVD,Dep/EtchHDP,ECR0.1110100100010000(Gap fill)LocalGlobal平坦化 范围(微米)Introduction of CMPStep Height（高低落差）&Local Planarity（局部平坦化过程）高低落差越来越小H0=
5、step height局部平坦化：高低落差消失Introduction of CMP初始形貌对平坦化的影响ABCACBRRTimeIntroduction of CMPCMP 制程的应用制程的应用CMP 制程的应用 前段制程中的应用 Shallow trench isolation(STI-CMP)后段制程中的应用 Pre-meal dielectric planarization(ILD-CMP)Inter-metal dielectric planarization(IMD-CMP)Contact/Via formation(W-CMP)Dual Damascene(Cu-CMP)另外还有
6、Poly-CMP,RGPO-CMP等。Introduction of CMPSTI&Oxide CMP什么是STI CMP?所谓STI（Shallow Trench Isolation），即浅沟槽隔离技术，它的作用是用氧化层来隔开各个门电路（GATE），使各门电路之间互不导通。STI CMP主要就是将wafer表面的氧化层磨平，最后停在SIN上面。STI CMP的前一站是CVD区，后一站是WET区。STISTIOxideSINSTISTISINCMP 前CMP 后所谓Oxide CMP包括ILD(Inter-level Dielectric)CMP和IMD(Inter-metal Dielec
7、tric)CMP,它主要是磨氧化硅(Oxide),将Oxide磨到一定的厚度，从而达到平坦化。Oxide CMP 的前一站是长Oxide的CVD区，后一站是Photo区。什么是Oxide CMP?CMP 前CMP 后STI&Oxide CMPW（钨）CMP流程-1Ti/TiN PVD WCMPTi/TiNN-WellP-WellP+P+N+N+W CVDTi/TiNN-WellP-WellP+P+N+N+WW CVD 功能：Glue（粘合）and barrier（阻隔）layer。以便W得以叠长。功能：长 W 膜 以便导电用。POLY CMP流程简介-2aFOXFOXCellP2P2P2FOX
8、FOXCellP2P2P2FOXPOLY DEPOPOLY CMP+OVER POLISH功能：长POLY膜以填之。功能：刨平POLY 膜。END POINT（终点）探测界限+OVER POLISH（多出研磨）残留的POLY膜。ROUGH POLY CMP 流程-2bCELL ARRAY CROSS SECTIONFOXFOXCellP2P2P2CELL ARRAY CROSS SECTIONFOXFOXCellP2P2P2PR COATING 功能：PR 填入糟沟以保护糟沟内的ROUGH POLY。ROUGH POLY CMP 功能：刨平PR和ROUGH POLY 膜。END POINT（终
9、点）探测界限+OVER POLISH（多出研磨）残留的ROUGH POLY膜。CMP耗材耗材Introduction of CMPCMP耗材的种类 研磨液（slurry）研磨时添加的液体状物体，颗粒大小跟研磨后的刮伤等缺陷有关。研磨垫（pad）研磨时垫在晶片下面的片状物。它的使用寿命会影响研磨速率等。研磨垫整理器（condition disk）钻石盘状物，整理研磨垫。Introduction of CMPCMP耗材的影响随着CMP耗材（consumable）使用寿命（life time）的增加，CMP的研磨速率（removal rate），研磨均匀度（Nu%）等参数都会发生变化。故要求定时做机
10、台的MONITOR。ROUTINE MONITOR 是用来查看机台和制程的数字是否稳定，是否在管制的范围之内的一种方法。Introduction of CMPCMP Mirra-Mesa 机台简况机台简况Introduction of CMPFABSMIRRAMESAMirra-Mesa 机台外观机台外观-侧面侧面SMIF PODWET ROBOTIntroduction of CMP Mirra(Mesa)Top viewMirra-Mesa 机台外观机台外观-俯视图俯视图Introduction of CMPMirra-Mesa 机台机台-运作过程简称运作过程简称12345612:FABS
11、 的机器手从cassette 中拿出未加工的WAFER并送到WAFER的暂放台。23:Mirra 的机器手接着把WAFER从暂放台运送到LOADCUP。LOADCUP 是WAFER 上载与卸载的地方。34:HEAD 将WAFER拿住。CROSS 旋转把HEAD转到PLATEN 1到2到3如此这般顺序般研磨。43:研磨完毕后，WAFER 将在LOADCUP御载。35:Mirra 的机器手接着把WAFER从LOADCUP 中拿出并送到MESA清洗。56:MESA清洗部分有1）氨水（NH4OH）+MEGASONIC（超声波）糟 2）氨水（NH4OH）刷。3）氢氟酸水（HF)刷 4）SRD，旋转，烘干部。61:最后，FABS 机器手把清洗完的WAFER 送回原本的CASSETTE。加工就这样完毕了。HEAD
