化學(xué)機械拋光 Slurry 的蛻與進(jìn)

在新結構方面，直接淺溝槽隔離(DSTI，Direct STI）就是典型的代表。由于DSTI CMP應用高選擇比的slurry，相較于傳統的STI CMP，它不需要額外的刻蝕步驟將大塊的有源區上的氧化硅薄膜反刻，可以直接研磨。顯然，傳統的氧化物slurry已無(wú)法滿(mǎn)足DSTI CMP工藝的要求，以Ce為主要成分的slurry成為90nm以下節點(diǎn)DSTI CMP工藝的首選。BASF已經(jīng)開(kāi)始與專(zhuān)業(yè)化學(xué)品廠(chǎng)商Evonik Industries AG進(jìn)行基于二氧化鈰（CeO2）的slurry研發(fā)工作。

另一新集成結構的典型代表就是高k/金屬柵結構?！霸?5nm技術(shù)節點(diǎn)，高k/金屬柵結構得以采用，它在為芯片帶來(lái)更好性能的同時(shí)，也為CMP工藝和slurry帶來(lái)了諸多問(wèn)題?！盩im Tobin說(shuō)。金屬柵的CMP過(guò)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(kāi)，這要求CMP后的薄膜要能夠停留在恰當位置。在金屬柵的CMP中，柵極材料具有一定的特殊性，特別是未來(lái)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能夠將柵極材料去除，endpoint的控制是關(guān)鍵和難點(diǎn)。此外不能有金屬殘留和盡可能少的dishing缺陷。當然，slurry本身也不能在柵極部分帶來(lái)額外的殘留物。

降低缺陷是CMP工藝，乃至整個(gè)芯片制造的永恒話(huà)題。王淑敏博士介紹說(shuō)，半導體業(yè)界對于CMP工藝也有相應的“潛規則”，即CMP工藝后的器件材料損耗要小于整個(gè)器件厚度的10%。也就是說(shuō)slurry不僅要使材料被有效去除，還要能夠精準的控制去除速率和最終效果。隨著(zhù)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，為slurry的研發(fā)帶來(lái)了極大的困難。