[CMP 공정] CMP를 사용하는 이유. Defects, 종류

CMP를 사용하는 이유- Global Planarization, STI/Damascene, Buffering CMP

미세화로인한 Pattern Density 증가 / Pitch 감소 (VLSI, ULSI 등 고집적화)

RC Delay 개선에 따른 Metal Thickness 증가.

Step Coverage 개선이 필요,

Metal Layer 증가로 인한 Hill, Valley 발생.

Photo에서 DOF의 개선 필요.

잔류물 발생, Photo 공정 중 난반사 원인으로 패턴 붕괴

등등...

 

1. Planarization

W Plug, IMD, ILD에 사용. Metal Layer의 엄격한 패턴 형성이 필요 (미세화 이슈)

또한, Defocusing 이슈와 Metal Layer의 Uniformity 해결 가능.

2. Isolation

Planarization과 유사하지만 하부 막질이 보일때까지 CMP를 진행.

STI 공정과 Damascene 공정시 사용. Stop을 위한 높은 Selectivity 필요.

3. Buffering = Cleaning

생성된 막에 깊숙하게 박힌 Defect을 제거하기 어려워 막과 함께 통째로 제거해 Quality를 높임.

CMP 공정을 사용하는 이유

CMP 공정의 예시 - 금속배선 공정

Defects: CMP는 다양한 Defect을 해결하기 위해 사용하지만 새로운 Defect을 만들기도 함.

- 연구가 많이 필요

Dishing, Erosion 현상

Removal Rate이 다른 두 박막이 만났을 때 선택비에 의해 발생하는 현상

Metal의 경우 저항 증가, STI의 경우 Active Area Damage 발생

Dishing: CMP 되는 Target Film이 아래로 더 깎여 단차를 가지게 되는 것 특히, Removal Rate이 큰 Metal에서 자주 발생

Erosion: Target이 아닌 박막의 두께가 얇아져 전체적으로 내려간 모습. Metal 또는 STI CMP 발생. (동일한 Oxide Film 제거 시 발생 X)

종류

Oxide CMP: STI CMP (Isolation 용, 질화막 Selectivity로 Stop), ILD/IMD CMP (ILD/IMD 평탄화)

Metal CMP: W CMP (Contact/Via 용 W 증착 후 CMP로 Plug 형성), Cu CMP (Damascene 공정)

– 두 공정 모두 SiO2 Selectivity로 Stop

Poly CMP: Poly Si CMP (Poly-Si Contact Plug 형성)