在半导体制造中,即使是最微小的灰尘也会对集成电路的电气性能产生致命的影响。如果工艺中产生的污染物落在晶圆顶部,或者晶圆表面产生小凸块,则可能会导致芯片出现缺陷,从而降低产量并降低成本竞争力。半导体电路线宽随着缩放而减小得越多,对于可允许的灰尘水平来说,它就变得越复杂。干净、光滑、没有一粒灰尘的“无缺陷晶圆”是决定产品竞争力的重要因素。
清洁和 CMP 工艺:清洁和平坦化晶圆表面
晶圆在成为完整的半导体之前要经历各种工艺,包括光刻、蚀刻、扩散和薄膜。在这些工艺中,清洁工艺以物理或化学方式去除加工中不同步骤之前和之后晶圆表面上的污染物。方法可大致分为使用化学品的“湿式清洁”和使用等离子体等气体的“干式清洁”。
过去,清洗工艺被认为是其他工艺中的辅助工艺,但最近它已成为生产可靠半导体所必需的关键工艺。随着电路线宽随着元件之间集成度的增加而减小,进一步改进控制晶圆缺陷的方法变得至关重要。因此,在去除各种工艺后残留的异物方面,清洁工艺的重要性日益增加。
如果说清洗工艺是清洗晶圆表面,那么化学机械抛光(CMP)工艺就是使晶圆表面光滑的工艺。CMP工艺是指利用化学力或机械力的组合,对具有凸块的晶圆的薄膜表面进行抛光,从而使晶圆表面平坦化的工艺。
该工艺采用的机制是,芯片不同高度的区域在接触 CMP 焊盘时会在不同的压力下进行抛光,从而使相对凹凸不平的区域首先在较高的压力下平坦化。表面使用化学浆料,以防止表面出现任何划痕,并补充过程控制中的任何不稳定性。
由于最近技术进步导致线宽减小,在照片处理中均匀度变得比以前更加重要。类似水平的缺陷现在对更多的电池产生更大的影响,导致产量下降更大。因此,CMP 工艺去除晶圆表面不规则形貌的作用正在扩大。该工艺不仅可以平坦化表面,还可以改善晶圆缺陷,从而有助于提高产量,因此在后工艺稳定方面变得越来越重要。由于其重要性更高,每次设备升级时,所需的 CMP 工艺数量都会增加,标准也会更加严格。
CLEAN & CMP技术愿景:“通过稳定生产和技术创新实现**品质”
清洗技术团队根据设备和工艺,采用和应用不同的方法,例如湿法清洗方法中的“批量式”清洗或“单一式”清洗。由于决定设备概念和耐用性的关键参数不同,因此清洁过程是在对两个方向的深入了解的基础上进行的。此外,该工艺是通过根据晶圆缺陷的类型和性质选择正确的化学品来有效去除缺陷的。
由于液体化学品的表面张力,使用化学品的清洁过程会导致各种缺陷。清洗技术团队致力于通过引入“超临界清洗工艺”来确保竞争力,该工艺使用无表面张力的超临界流体来控制和进一步推进该工艺。该团队还逐步将难以精确控制的批量式清洗工艺转变为单一式工艺。
CMP工艺由两部分组成——抛光部分和清洁部分。在抛光机部分,浆料被注入到晶圆和抛光垫的表面,以抛光晶圆表面。在清洁部分,使用刷子进行湿式清洁,以去除抛光后留在晶圆表面的残留物质。该过程还包括清洗后的干燥过程。
随着电路线宽变得更加小型化,改善色散对于确保 CMP 工艺中的工艺余量也变得更加重要。CMP 技术团队使用先进过程控制 (APC) 系统实时优化工艺条件。然而,以前的APC模型是根据负责工程师的经验设定的,这意味着改进会根据个人的技能和能力而受到影响。因此,CMP技术团队认识到开发基于算法的APC和可以利用工程师经验的模型的重要性。正在实施应用模型集成过程控制优化器(MICO)的改进措施,进一步推进APC。该团队还致力于改进耐用品,以改善 CMP 工艺中产生的 CMP 划痕 (CMSC) 缺陷。
CLEAN & CMP Technology追求的共同目标是“通过稳定生产和技术创新确保**品质”。为了实现这一目标,成员追求“安全”、“沟通”、“幸福”和“同心协力”这四个核心价值观。由于处理大量设备和材料的工艺性质,CLEAN & CMP 技术致力于提高生产力和技术,并将“安全”放在首位。
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