减少180nm节点晶片表面污染物颗粒的优化研究

摘要

随着半导体器件尺寸的迅速缩小，化学机械研磨(CMP)工艺以其优异的全局平坦化能力，已经成为超大规模集成电路生产中的关键工艺之一。一般来说，CMP后晶片存在的典型缺陷包括:弧形的刮痕(scratch)，表面污染物颗粒残留(particle)，水痕(water mark)以及金属的损伤(metal damage)等。
　　对于CMP后晶片表面污染物颗粒残留缺陷，主要是因为研磨后清洗系统过载，去除能力下降造成的。这些颗粒的产生与晶片等待淀积二氧化硅的时间成正比。为了减少此类缺陷，本论文对生产线的产品生产程序进行了有效更新，从而避免了此类缺陷的产生。
　　此外，本文还对某些产品在通孔钨研磨(VIA WCMP)之后，晶片表面的颗粒进行了分析研究。这些颗粒是源于在前一层金属铝蚀刻时，没有对SPM(Scribelane Primary Mark，切割道对准标记)区域进行遮挡而产生铝的脱落，形成IMDCMP后SPM区域的巨大高度差，直接导致了VIA WCMP后SPM内的金属钨脱落并粘附于晶片表面。通过修改金属铝蚀刻的光罩布局，避免了该缺陷的产生。
　　经实际生产检验，以上两种方案均可在现有的设备成功实现，并已经应用于批量生产。目前，改进方案在产品批量生产中的使用已经达到了本论文预期的效果和目的。

目录

摘要

引言

第一章 化学机械研磨简介

第一节 化学机械研磨工艺简介

第二节 化学机械研磨后的清洗技术简介

第三节 MIRRA MESA机台结构及工作流程简介

第四节 主要实验工具

第二章 CMP后晶片存在的缺陷及现状

第一节 CMP后晶片存在缺陷的主要种类以及预防

第二节 CMP后晶片存在的表面污染物颗粒缺陷

第三节 本论文研究的意义、主要内容及章节安排

第三章 IMD CMP后晶片表面污染物颗粒成因分析及优化实验设计

第一节 IMD CMP后晶片存在表面污染物颗粒成因分析

第二节 IMD CMP后晶片表面的污染物颗粒

第三节 IMD CMP后减少表面污染物颗粒的优化试验设计

第四节 优化方案与原方案生产的晶片缺陷对比

第五节 优化方案与原方案生产的晶片良率对比

第四章 VIA WCMP后晶片表面污染物颗粒成因分析及优化实验设计

第一节 VIA WCMP后晶片表面污染物颗粒成因分析

第二节 WCMP后减少含金属钨的表面污染物颗粒的优化试验设计

第三节 优化方案与原方案生产的晶片缺陷对比

第四节 优化方案与原方案生产的晶片良率对比

第五章 结论和展望

参考文献

致谢

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