化學(xué)機械拋光 Slurry 的蛻與進(jìn)

在新結(jié)構(gòu)方面，直接淺溝槽隔離(DSTI，Direct STI）就是典型的代表。由于DSTI CMP應(yīng)用高選擇比的slurry，相較于傳統(tǒng)的STI CMP，它不需要額外的刻蝕步驟將大塊的有源區(qū)上的氧化硅薄膜反刻，可以直接研磨。顯然，傳統(tǒng)的氧化物slurry已無法滿足DSTI CMP工藝的要求，以Ce為主要成分的slurry成為90nm以下節(jié)點DSTI CMP工藝的首選。BASF已經(jīng)開始與專業(yè)化學(xué)品廠商Evonik Industries AG進(jìn)行基于二氧化鈰（CeO2）的slurry研發(fā)工作。

另一新集成結(jié)構(gòu)的典型代表就是高k/金屬柵結(jié)構(gòu)?！霸?5nm技術(shù)節(jié)點，高k/金屬柵結(jié)構(gòu)得以采用，它在為芯片帶來更好性能的同時，也為CMP工藝和slurry帶來了諸多問題?！盩im Tobin說。金屬柵的CMP過程通?？煞譃閮刹剑貉趸锏腃MP和金屬柵的CMP（圖4）。在氧化物CMP中，首先是要求氧化物的有效平坦化，其次是多晶硅的打開，這要求CMP后的薄膜要能夠停留在恰當(dāng)位置。在金屬柵的CMP中，柵極材料具有一定的特殊性，特別是未來極有可能被采用的釕（Ruthenium）、鉑（Platinum）等金屬很有可能成為金屬柵材料的新選擇。這就要求所選擇的slurry能夠?qū)艠O材料去除，endpoint的控制是關(guān)鍵和難點。此外不能有金屬殘留和盡可能少的dishing缺陷。當(dāng)然，slurry本身也不能在柵極部分帶來額外的殘留物。

降低缺陷是CMP工藝，乃至整個芯片制造的永恒話題。王淑敏博士介紹說，半導(dǎo)體業(yè)界對于CMP工藝也有相應(yīng)的“潛規(guī)則”，即CMP工藝后的器件材料損耗要小于整個器件厚度的10%。也就是說slurry不僅要使材料被有效去除，還要能夠精準(zhǔn)的控制去除速率和最終效果。隨著器件特征尺寸的不斷縮小，缺陷對于工藝控制和最終良率的影響愈發(fā)的明顯，致命缺陷的大小至少要求小于器件尺寸的50%（圖5）。新缺陷的不斷出現(xiàn)，為slurry的研發(fā)帶來了極大的困難。