Que sont le bombage et l’érosion dans le processus CMP ?

Le polissage chimico-mécanique (CMP), qui combine la corrosion chimique et le polissage mécanique pour éliminer les imperfections de surface, est le processus semi-conducteur important permettant d'obtenir une planarisation globale dutranchesurface. Le CMP entraîne deux défauts de surface, le bombage et l'érosion, qui ont un impact significatif sur la planéité et les performances électriques des structures d'interconnexion.

Le bombage signifie le polissage excessif de matériaux plus mous (comme le cuivre) pendant le processus CMP, entraînant des dépressions centrales localisées en forme de disque. Courant dans les larges lignes métalliques ou les grandes zones métalliques, ce phénomène provient principalement d'incohérences de dureté des matériaux et d'une répartition inégale de la pression mécanique. Le plating est principalement caractérisé par une dépression au centre d'une seule et large ligne métallique, la profondeur de la dépression augmentant généralement avec la largeur de la ligne.

L'érosion se produit dans des zones à motifs denses (telles que les réseaux de fils métalliques à haute densité). En raison des différences de frottement mécanique et de taux d’enlèvement de matière, ces zones présentent une hauteur totale inférieure à celle des zones clairsemées environnantes. L'érosion se manifeste par une hauteur globale réduite des motifs denses, la gravité de l'érosion s'intensifiant à mesure que la densité des motifs augmente.

Les performances des dispositifs semi-conducteurs sont affectées négativement par ces deux défauts de plusieurs manières. Ils peuvent entraîner une augmentation de la résistance d'interconnexion, entraînant un retard du signal et une baisse des performances du circuit. De plus, le bombage et l'érosion peuvent également provoquer une épaisseur diélectrique intercalaire inégale, perturber la cohérence des performances électriques du dispositif et modifier les caractéristiques de claquage de la couche diélectrique intermétallique. Dans les processus ultérieurs, ils peuvent également entraîner des problèmes d'alignement en lithographie, une mauvaise couverture des couches minces et même des résidus métalliques, ce qui a un impact supplémentaire sur le rendement.

Pour supprimer efficacement ces défauts, les performances du processus CMP et le rendement des copeaux peuvent être améliorés grâce à l'intégration de l'optimisation de la conception, de la sélection des consommables et du contrôle des paramètres du processus. Des modèles métalliques factices peuvent être introduits pour améliorer l’uniformité de la distribution de la densité métallique pendant la phase de conception du câblage. Le choix du tampon de polissage permet de réduire les défauts. Par exemple, le coussinet plus rigide présente moins de déformation et peut contribuer à réduire le bombage. De plus, la formulation et les paramètres de la bouillie sont également essentiels à la suppression des défauts. Une boue à rapport de sélectivité élevé peut améliorer l’érosion, mais elle augmentera le bombage. Réduire le taux de sélection a l’effet inverse.

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