https://doi.org/10.15255/KUI.2008.031
Objavljen: Kem. Ind. 59 (9) (2010) 417–438
Referentni broj rada: KUI-31/2008
Tip rada: Izvorni znanstveni rad
Preuzmi rad:  PDF

Koloidni aspekti kemijsko-mehaničke planarizacije

E. Matijević+ i S. V. Babu

Sažetak

Bitni dijelovi međusobnog povezivanja logičkih i memorijskih uređaja na osnovi silicija sastoje se od metalnog ožičavanja (npr. bakar), metalne prepreke (Ta, TaN) i od izolacije (SiO2, polimer niskog k) (low-k polymer). Depozicija vodljivih metala ne može se ograničiti samo na neravnine, te dolazi do dodatnog nanošenja bakra i Ta/TaN na površinu dielektrika što rezultira kontinuiranom električnom vodljivošću, ali i neravnim površinama. Višak metala mora biti uklonjen, dok se ne postigne savršena ravna površina, koja se sastoji od električki izoliranih metalnih linija bez nesavršenosti. To se postiže procesom kemijsko-mehaničke planarizacije (chemical-mechanical planarization – CMP), kojom se podloga polira razmuljinom, koja sadrži abrazive fino dispergiranih čestica submikrometarske do nanometarske veličine. Razmuljina također sadrži otopljene kemikalije za modificiranje površina koje treba planarizirati. Finalni proizvod treba očistiti od bilo kakvih adheriranih čestica i ostataka (krhotina), koje zaostaju nakon što je poliranje dovršeno. Očito je da u cijelom procesu sudjeluju materijali i postoje interakcije, koji su središnje teme koloidne i površinske znanosti, kao što je priroda abrazivnih čestica i njihova stabilnost u razmuljini, svojstva raznih površina i njihove modifikacije, prianjanje i skidanje čestica te razne metode za karakterizaciju konstituenata, kao i razjašnjavanje odgovarajućih međupovršinskih pojava. Ovaj prikaz nastoji opisati koloidni pristup optimizaciji materijala i procesa za postizanje željenog stupnja poliranja i finalnih površina bez nesavršenosti. Posebno su detaljno opisani utjecaji sastava, veličine, oblika i naboja abrazivnih čestica na proces poliranja i kvalitetu planariziranih podloga. Nadalje, interakcija metalnih površina s oksidirajućim, kelirajućim i drugim specijama koje djeluju na otapanje i površinsku modifikaciju metalnih (bakarnih) površina opisane su i povezane s planarizacijskim procesom. Konačno, koristeći tehniku punjene kolone, adhezijske pojave abraziva na metalima i oksidima evaluirane su na pogodnim modelnim sustavima, koji sadrže iste aditive u razmuljini kao i pri aktualnom planarizacijskom procesu. U svim slučajevima uspostavljena je uska korelacija između rezultata prianjanja i skidanja s eksperimentalno određenim brzinama poliranja.

Ovo djelo je dano na korištenje pod licencom Creative Commons Imenovanje 4.0 međunarodna

Ključne riječi

abraziv, adhezija čestica razmuljine, otapanje bakra, planarizacija, polirane obloge