化學(xué)機械拋光 Slurry 的蛻與進(jìn)

吳國俊博士認為，盡管目前的研磨顆粒仍為SiO2、Al2O3和CeO2為主，但是slurry的整體趨勢朝著(zhù)更強的化學(xué)反應活性、更溫和的機械作用的方向發(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(xiàn)狀劃痕的可能。在slurry中采用混合型的顆粒，即聚合物與傳統陶瓷顆粒的結合體，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)生更強的局部壓強。很多時(shí)候，這會(huì )導致缺陷的產(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(lài)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，因此能夠將所施加的應力以一種更加溫和、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將這兩者的優(yōu)點(diǎn)完美的結合在一起，因為堅硬的顆?？梢砸砸环N非損傷的方式施加局部應力。這種結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(lái)slurry發(fā)展的趨勢之一。Tim Tobin認為，在IC器件進(jìn)一步向著(zhù)體積更小，速度更快的技術(shù)要求驅動(dòng)下，互連技術(shù)平坦化要求集中體現在：提高平面度、減少金屬損傷、降低缺陷率。對于銅互連結構來(lái)說(shuō)，由于銅本身無(wú)法產(chǎn)生自然鈍化層，發(fā)生在寬銅線(xiàn)上的分解或腐蝕力，可能對窄線(xiàn)條產(chǎn)生極大的局部影響，造成嚴重的失效。對于先進(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(wèn)題。用貴金屬釕作為阻擋層材料可以減少甚至消除對籽晶層的需要，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動(dòng)力，因此需要更為有效或者濃度更高的陽(yáng)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(lái)越平的IC制造是不可逆轉的趨勢，同樣不可逆轉的還有更多的新興材料和集成結構闖入半導體的大家族。當大家還在揣測“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)步乃是最好的應對之策。