大直径硅晶片化学机械抛光及其终点检测技术的研究与应用.pdfVIP

IC制造技术 大直径硅晶片化学机械抛光及其 终点检测技术的研究与应用 罗余庆，康仁科，郭东明，金洙吉 （大连理工大学机械工程学院，辽宁 大连 116024） 摘要：化学机械抛光是硅片全局平坦化的核心技术，然而在实用阶段上，这项技术还受限于一些制 造系统整合上的问题，其中有效的终点检测系统是影响抛光成效的重要关键。若未能有效地监测抛光运 作，便无法避免硅片产生抛光过度或不足的缺陷。本文在介绍CMP机制与应用的基础上，系统分析了 CMP终点检测技术的研究现状及存在的问题。 关键词：硅片；化学机械抛光；平坦化；终点检测 中图分类号： TN305.2 文献标识码： A 文章编号：1003-353X(2004)06-0024-06 LUO Yu-qing，KANG Ren-ke，GUO Dong-ming，JIN Zhu-ji （School of Mechanical Engineering，University of Dalian Technology,Dalian116024,China） Abstract： those endpoint-detection metrologies. Key words： 1 引言 件内刻线宽度也由0.18μm缩减至0.13μm，金属 层数由5～6层向更多层数的目标迈进，因此硅晶片 近年来，随着半导体产业的迅速发展，半导 表面平整度要求将日趋严格。以在ULSI元件制造 体晶片不断地朝小体积、高电路密集度、快速、低 技术上处于领先地位的DRAM chip为例，其逻辑 耗电方向发展，集成电路现已进入ULSI亚微米级 IC的技术发展趋势如表1所示。 的技术阶段。同时硅晶片直径逐渐增大，据美国半 由于金属层数增加，要在大直径硅片上实现多 导体工业协会 （SIA）的微电子技术发展蓝图，到 层布线结构，刻蚀要求每一层都应具有很高的全局 2005年，直径300mm硅片将成为主流产品，到2008 平整度，即要求对多层布线互连结构中凹凸不平的 年，将开始使用直径450mm（18 in）硅片。元 绝缘体、导体、层间介质 （ILD）、镶嵌金属 （如 基金项目：国家自然科学基金重大项目资助 Al，Cu）、浅沟槽隔离 （STI）、硅氧化物、多 24 半导体技术第29卷第6期 二OO四年六月 IC制造技术 表 1 DRAM的制造技术发展趋势 硅片CMP机台整个系统由一个旋转的硅片夹持 年度 1996 1998 - 2000 2002 2004 器、承载抛光垫的工作台和抛光液输送装置三大部分 DRAM 64M 256M 1G 组成。化学机械抛光时，旋转的工件以一定的压力 刻线宽度 0.5 m 0.25m 0.13m 硅片直径 200mm 200/300mm300mm 压在旋转的抛光垫上，由亚微米或纳