CMP 공정에서 디싱(Dishing)과 침식(Erosion)이란 무엇입니까?

화학적 부식과 기계적 연마를 결합하여 표면 결함을 제거하는 화학적 기계적 연마(CMP)는 전반적인 평탄화를 달성하는 데 중요한 반도체 공정입니다.웨이퍼표면. CMP는 디싱과 침식이라는 두 가지 표면 결함을 발생시키며, 이는 인터커넥트 구조의 평탄도와 전기적 성능에 큰 영향을 미칩니다.

디싱은 CMP 공정 중 구리와 같은 부드러운 재료를 과도하게 연마하여 국부적인 디스크 모양의 중앙 함몰을 초래하는 것을 의미합니다. 넓은 금속 라인이나 큰 금속 영역에서 흔히 발생하는 이 현상은 주로 재료 경도 불일치와 고르지 않은 기계적 압력 분포에서 비롯됩니다. 디싱은 주로 하나의 넓은 금속 선 중앙에 움푹 들어간 부분이 특징이며, 움푹 들어간 부분의 깊이는 일반적으로 선 너비에 따라 증가합니다.

침식은 조밀한 패턴 영역(예: 고밀도 금속 와이어 배열)에서 발생합니다. 기계적 마찰과 재료 제거 속도의 차이로 인해 이러한 영역은 주변의 희박한 영역에 비해 전체 높이가 더 낮습니다. 침식은 조밀한 패턴의 전체 높이 감소로 나타나며, 패턴 밀도가 증가함에 따라 침식 심각도가 더욱 심해집니다.

반도체 장치의 성능은 여러 면에서 두 가지 결함으로 인해 부정적인 영향을 받습니다. 이로 인해 상호 연결 저항이 증가하여 신호 지연 및 회로 성능 저하가 발생할 수 있습니다. 또한, 디싱 및 침식은 층간 유전체 두께를 불균일하게 만들고 장치의 전기적 성능의 일관성을 방해하며 금속간 유전체 층의 파괴 특성을 변경할 수도 있습니다. 후속 공정에서는 요 리소그래피 정렬 문제, 열악한 박막 커버리지, 심지어 금속 잔류물까지 초래하여 수율에 더욱 영향을 미칠 수도 있습니다.

이러한 결함을 효과적으로 억제하기 위해 설계 최적화, 소모품 선택 및 공정 매개변수 제어를 통합하여 CMP 공정 성능과 칩 수율을 향상시킬 수 있습니다. 배선 설계 단계에서 금속 밀도 분포의 균일성을 향상시키기 위해 더미 금속 패턴을 도입할 수 있습니다. 연마 패드를 선택하면 결함을 줄일 수 있습니다. 예를 들어, 더 단단한 패드는 변형이 적고 디싱을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 게다가 슬러리의 구성과 매개변수도 결함을 억제하는 데 중요합니다. 높은 선택비 슬러리는 침식을 개선할 수 있지만 디싱을 증가시킵니다. 선택 비율을 줄이면 반대 효과가 나타납니다.

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