化學(xué)機(jī)械拋光 Slurry 的蛻與進(jìn)

吳國俊博士認(rèn)為，盡管目前的研磨顆粒仍為SiO2、Al2O3和CeO2為主，但是slurry的整體趨勢(shì)朝著更強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng)活性、更溫和的機(jī)械作用的方向發(fā)展。這將促進(jìn)柔軟研磨顆粒的研發(fā)，從而減少在低k絕緣材料表面產(chǎn)生線狀劃痕的可能。在slurry中采用混合型的顆粒，即聚合物與傳統(tǒng)陶瓷顆粒的結(jié)合體，在平整度改善以及缺陷度降低方面展示出了良好的前景。

陶瓷顆粒通常具有較強(qiáng)的研磨能力，因此去除率較高，但同時(shí)這也會(huì)在與硅片接觸點(diǎn)附近產(chǎn)生更強(qiáng)的局部壓強(qiáng)。很多時(shí)候，這會(huì)導(dǎo)致缺陷的產(chǎn)生。因此，研磨顆粒的形狀變得至關(guān)重要（邊緣尖銳的或是圓滑的），而通常這依賴于slurry顆粒的合成工藝。與陶瓷顆粒相反，聚合物顆粒通常比較柔軟，具有彈性且邊緣圓滑，因此能夠?qū)⑺┘拥膽?yīng)力以一種更加溫和、分布均勻的方式傳遞到硅片上。理論上講，帶聚合物外殼的陶瓷顆粒能夠?qū)⑦@兩者的優(yōu)點(diǎn)完美的結(jié)合在一起，因?yàn)閳?jiān)硬的顆?？梢砸砸环N非損傷的方式施加局部應(yīng)力。這種結(jié)合體具有提高研磨移除率、改善平整度、降低缺陷發(fā)生率的潛力。

在slurry中添加抑制劑或其它添加劑也是未來slurry發(fā)展的趨勢(shì)之一。Tim Tobin認(rèn)為，在IC器件進(jìn)一步向著體積更小，速度更快的技術(shù)要求驅(qū)動(dòng)下，互連技術(shù)平坦化要求集中體現(xiàn)在：提高平面度、減少金屬損傷、降低缺陷率。對(duì)于銅互連結(jié)構(gòu)來說，由于銅本身無法產(chǎn)生自然鈍化層，發(fā)生在寬銅線上的分解或腐蝕力，可能對(duì)窄線條產(chǎn)生極大的局部影響，造成嚴(yán)重的失效。對(duì)于先進(jìn)的銅互連工藝，slurry中的抑制劑成分至關(guān)重要。已有研究人員正在研究采用陰離子吸附的銅鈍化工藝中的熱力學(xué)問題。用貴金屬釕作為阻擋層材料可以減少甚至消除對(duì)籽晶層的需要，這樣就可以直接在釕的阻擋層上電鍍金屬銅，這也是如今銅互連的研究重點(diǎn)之一。但是，金屬釕在電化學(xué)腐蝕中具有更高的驅(qū)動(dòng)力，因此需要更為有效或者濃度更高的陽極抑制劑。此外，向slurry中添加吸附劑也可以使CMP工藝所造成的碟形凹陷得以降低。

越來越平的IC制造是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，同樣不可逆轉(zhuǎn)的還有更多的新興材料和集成結(jié)構(gòu)闖入半導(dǎo)體的大家族。當(dāng)大家還在揣測(cè)“摩爾定律的發(fā)展如何為繼？”的時(shí)候，身處其中的人已經(jīng)明白：不斷的研發(fā)進(jìn)步乃是最好的應(yīng)對(duì)之策。