सीएमपी प्रक्रियेत डिशिंग आणि इरोशन म्हणजे काय?

केमिकल मेकॅनिकल पॉलिशिंग (सीएमपी) रासायनिक अभिक्रिया आणि यांत्रिक घर्षण यांच्या एकत्रित क्रियेद्वारे अतिरिक्त सामग्री आणि पृष्ठभागावरील दोष काढून टाकते. वेफर पृष्ठभागाचे जागतिक प्लॅनराइझेशन साध्य करण्यासाठी ही एक प्रमुख प्रक्रिया आहे आणि बहुस्तरीय कॉपर इंटरकनेक्ट आणि लो-के डायलेक्ट्रिक संरचनांसाठी अपरिहार्य आहे. व्यावहारिक उत्पादनात, CMP ही पूर्णपणे एकसमान काढण्याची प्रक्रिया नाही; हे वैशिष्ट्यपूर्ण नमुना-आश्रित दोषांना जन्म देते, ज्यामध्ये डिशिंग आणि इरोशन सर्वात प्रमुख आहेत. हे दोष थेट इंटरकनेक्ट लेयरच्या भूमितीवर आणि त्यांच्या विद्युत वैशिष्ट्यांवर परिणाम करतात.

डिशिंग म्हणजे CMP दरम्यान तुलनेने मऊ प्रवाहकीय पदार्थ (जसे की तांबे) जास्त काढून टाकणे, ज्यामुळे एका धातूच्या रेषेत किंवा मोठ्या धातूच्या क्षेत्रामध्ये डिश-आकाराचे अवतल प्रोफाइल बनते. क्रॉस-सेक्शनमध्ये, धातूच्या रेषेचे केंद्र त्याच्या दोन कडा आणि आसपासच्या डायलेक्ट्रिक पृष्ठभागापेक्षा कमी असते. ही घटना वारंवार रुंद रेषा, पॅड किंवा ब्लॉक-प्रकार धातूच्या प्रदेशांमध्ये दिसून येते. त्याची निर्मिती यंत्रणा मुख्यत्वे मटेरियल कडकपणामधील फरक आणि पॉलिशिंग पॅडच्या रुंद धातूच्या वैशिष्ट्यांशी संबंधित आहे: मऊ धातू स्लरीमधील रासायनिक घटक आणि अपघर्षकांसाठी अधिक संवेदनशील असतात आणि पॅडचा स्थानिक संपर्क दाब विस्तृत वैशिष्ट्यांवर वाढतो, ज्यामुळे धातूच्या मध्यभागी काढण्याचा दर त्यापेक्षा जास्त होतो. परिणामी, डिशिंगची खोली सामान्यतः ओळीच्या रुंदीसह आणि ओव्हर-पॉलिश वेळेसह वाढते.

उच्च नमुना-घनता प्रदेशांमध्ये (जसे की दाट मेटल लाइन ॲरे किंवा दाट डमी फिल असलेले क्षेत्र) एकूण पृष्ठभागाची उंची CMP नंतरच्या आसपासच्या विरळ प्रदेशांपेक्षा कमी असल्याने इरोशनचे वैशिष्ट्य आहे. थोडक्यात, हे एक नमुना-घनता-चालित, क्षेत्र-स्तरीय सामग्रीचे अति-काढणे आहे. घनदाट प्रदेशात, धातू आणि डायलेक्ट्रिक एकत्रितपणे एक मोठे प्रभावी संपर्क क्षेत्र प्रदान करतात आणि पॅड आणि स्लरीचे यांत्रिक घर्षण आणि रासायनिक क्रिया अधिक मजबूत असतात. परिणामी, धातू आणि डायलेक्ट्रिक दोन्हीचे सरासरी काढण्याचे दर कमी-घनतेच्या प्रदेशांपेक्षा जास्त आहेत. पॉलिशिंग आणि ओव्हर-पॉलिशिंग पुढे जात असताना, घनदाट भागात धातू-डायलेक्ट्रिक स्टॅक संपूर्णपणे पातळ होतो, एक मोजता येण्याजोगा उंचीची पायरी बनते आणि स्थानिक नमुना घनता आणि प्रक्रिया लोडिंगसह इरोशनची डिग्री वाढते.

डिव्हाइस आणि प्रक्रियेच्या कार्यक्षमतेच्या दृष्टीकोनातून, डिशिंग आणि इरोशनचे सेमीकंडक्टर उत्पादनांवर अनेक प्रतिकूल परिणाम होतात. डिशिंगमुळे धातूचे प्रभावी क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र कमी होते, ज्यामुळे उच्च इंटरकनेक्ट प्रतिरोध आणि IR ड्रॉप होतो, ज्यामुळे सिग्नल विलंब होतो आणि गंभीर मार्गांवर वेळेचे मार्जिन कमी होते. इरोशनमुळे होणाऱ्या डायलेक्ट्रिक जाडीतील तफावत मेटल रेषा आणि आरसी विलंबाचे वितरण यामधील परजीवी कॅपेसिटन्स बदलते, ज्यामुळे संपूर्ण चिपमधील विद्युत वैशिष्ट्यांची एकसमानता कमी होते. याव्यतिरिक्त, स्थानिक डायलेक्ट्रिक थिनिंग आणि इलेक्ट्रिक फील्ड एकाग्रता ब्रेकडाउन वर्तन आणि इंटर-मेटल डायलेक्ट्रिक्सच्या दीर्घकालीन विश्वासार्हतेवर परिणाम करतात. समाकलन स्तरावर, पृष्ठभागाच्या अत्यधिक टोपोग्राफीमुळे लिथोग्राफी फोकस आणि अलाइनमेंटची अडचण वाढते, त्यानंतरच्या फिल्म डिपॉझिशन आणि एचिंगची एकसमानता कमी होते आणि धातूच्या अवशेषांसारखे दोष निर्माण होऊ शकतात. या समस्या शेवटी उत्पन्नातील चढउतार आणि कमी होत जाणारी प्रक्रिया विंडो म्हणून प्रकट होतात. म्हणून, व्यावहारिक अभियांत्रिकीमध्ये, लेआउट घनता समानीकरण, ऑप्टिमायझेशनद्वारे निर्दिष्ट मर्यादेत डिशिंग आणि इरोशन नियंत्रित करणे आवश्यक आहे.पॉलिशिंग एसलुरीनिवडकता, आणि सीएमपी प्रक्रिया पॅरामीटर्सचे सूक्ष्म ट्यूनिंग, जेणेकरून इंटरकनेक्ट स्ट्रक्चर्सची समतलता, स्थिर विद्युत कार्यप्रदर्शन आणि मजबूत उच्च-वॉल्यूम उत्पादन सुनिश्चित करता येईल.