CMP プロセスにおけるディッシングとエロージョンとは何ですか?

化学機械研磨 (CMP) は、化学的腐食と機械的研磨を組み合わせて表面の欠陥を除去するもので、半導体の全体的な平坦化を達成するための重要な半導体プロセスです。ウエハース表面。 CMP により、ディッシングとエロージョンという 2 つの表面欠陥が生じ、相互接続構造の平坦性と電気的性能に大きな影響を与えます。

ディッシングとは、CMP プロセス中に柔らかい材料 (銅など) を過剰に研磨することを意味し、その結果、局所的なディスク状の中央のくぼみが生じます。幅の広い金属ラインや大きな金属領域でよく見られるこの現象は、主に材料の硬度の不一致と不均一な機械的圧力分布に起因します。ディッシングは主に、単一の幅広の金属線の中央にある凹みによって特徴付けられ、通常、凹みの深さは線の幅とともに増加します。

これらの欠陥を効果的に抑制するために、設計の最適化、消耗品の選択、プロセス パラメーターの制御を統合することで、CMP プロセスのパフォーマンスとチップの歩留まりを向上させることができます。ダミーメタルパターンを導入することで、配線設計段階でのメタル密度分布の均一性を向上させることができます。研磨パッドを選択することで欠陥を減らすことができます。たとえば、パッドが硬いほど変形が少なく、ディッシングの軽減に役立ちます。さらに、スラリーの配合とパラメータも欠陥を抑制するために重要です。選択率の高いスラリーは浸食を改善できますが、ディッシングが増加します。選択率を下げると逆効果になります。

半導体デバイスの性能は、両方の欠陥によってさまざまな形で悪影響を受けます。配線抵抗が増加し、信号遅延や回路性能の低下を引き起こす可能性があります。さらに、ディッシングやエロージョンによって層間絶縁膜の厚さが不均一になり、デバイスの電気的性能の一貫性が損なわれ、金属間絶縁膜の絶縁破壊特性が変化する可能性があります。その後のプロセスでは、リソグラフィーの位置合わせの問題、薄膜の被覆不良、さらには金属残留物が発生し、歩留まりにさらに影響を与える可能性があります。

これらの欠陥を効果的に抑制するために、設計の最適化、消耗品の選択、プロセス パラメーターの制御を統合することで、CMP プロセスのパフォーマンスとチップの歩留まりを向上させることができます。ダミーメタルパターンを導入することで、配線設計段階でのメタル密度分布の均一性を向上させることができます。研磨パッドを選択することで欠陥を減らすことができます。たとえば、パッドが硬いほど変形が少なく、ディッシングの軽減に役立ちます。さらに、スラリーの配合とパラメータも欠陥を抑制するために重要です。選択率の高いスラリーは浸食を改善できますが、ディッシングが増加します。選択率を下げると逆効果になります。

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