उच्च ढांकता हुआ निरंतर गेट ढांकता हुआ/धातु गेट के लिए एफए सीएमपी प्रौद्योगिकी

उच्च ढांकता हुआ निरंतर गेट ढांकता हुआ और धातु गेट प्रौद्योगिकी (इसके बाद एचकेएमजी के रूप में संदर्भित) मूर के कानून को 45/32 एनएम नोड पर जारी रखने की अनुमति देता है। वर्तमान एचकेएमजी प्रक्रिया में दो मुख्यधारा एकीकरण योजनाएं हैं, अर्थात् "पहला गेट" और "बैक गेट"। [गेट "को एक बदली जाने योग्य गेट के रूप में भी संदर्भित किया जाता है (इसके बाद आरएमजी के रूप में संदर्भित)। इस प्रक्रिया का उपयोग करते समय, उच्च ढांकता हुआ निरंतर गेट ढांकता हुआ एक उच्च तापमान कदम से गुजरने की आवश्यकता नहीं है, इसलिए वीटी ऑफसेट छोटा है और चिप की विश्वसनीयता अधिक है। इसलिए, उच्च-प्रदर्शन चिप्स का निर्माण करते समय उद्योग आरएमजी प्रक्रिया को चुनने के लिए अधिक इच्छुक है। हालांकि, आरएमजी प्रक्रिया में अधिक प्रक्रिया चरण शामिल हैं और अधिक प्रक्रिया कठिनाइयों और डिजाइन की कमी का सामना करना पड़ता है। एक कठिनाइयों में से एक यह है कि एक कठिनाइयों में से एक है। फ्लैटनेस को हासिल करना बेहद मुश्किल है।

विशिष्ट आरएमजी प्रक्रिया प्रवाह में शामिल हैं (छवि 1): एक अस्थायी पॉलीसिलिकॉन गेट संरचना का गठन, एक पहले इंटरलेयर ढांकता हुआ (ILD0) सिलिकॉन ऑक्साइड का बयान, ILD0 रासायनिक यांत्रिक पॉलिशिंग जब तक कि अस्थायी पॉलीसिलिकॉन गेट पूरी तरह से उजागर नहीं हो जाता है, और Etching पॉलीसिलिकॉन गेट को हटा देता है। ध्रुवीय, कार्य समारोह सामग्री का बयान, धातु एल्यूमीनियम का बयान, और धातु एल्यूमीनियम के रासायनिक यांत्रिक पॉलिशिंग। RMG प्रक्रिया चरणों में से एक के रूप में, ILD0 रासायनिक यांत्रिक पॉलिशिंग HKMG संरचना के चिकनी गठन के लिए महत्वपूर्ण है।

चूंकि गेट संरचना को बहुत सख्त आयामी नियंत्रण (WIW और WID) की आवश्यकता होती है, इसलिए अंतिम पॉलिशिंग मोटाई को नियंत्रित करने वाली प्रक्रिया की कमी से गेट प्रतिरोध में उतार -चढ़ाव और अपर्याप्त गेट फिलिंग जैसी प्रक्रिया एकीकरण समस्याओं की एक श्रृंखला होती है। स्रोत/नाली जोखिम और अधिक। ये समस्याएं अंततः चिप के प्रदर्शन को नुकसान पहुंचाएंगी। चिप के उत्कृष्ट प्रदर्शन और विश्वसनीयता को सुनिश्चित करने के लिए, विनिर्माण प्रक्रिया को WIW, WID और WTW के मोटाई अंतर को सख्ती से नियंत्रित करना चाहिए।

एप्लाइड मैटेरियल्स ने ILD0 रासायनिक मैकेनिकल पॉलिशिंग के दौरान WIW, WID और WTW मोटाई कंट्रोल मुद्दों को संबोधित करने के लिए Reflexion® LK मशीन पर तीन-चरण CMP प्रक्रिया को सफलतापूर्वक विकसित किया है। पहला चरण (P1), पीसने से अधिकांश ILD0 ढांकता हुआ सामग्री को हटा दिया जाता है; दूसरा चरण (पी 2), एफए के साथ पीसना जारी रखता है, गेट क्षेत्र में सिलिकॉन नाइट्राइड परत से संपर्क करने के बाद रुक जाता है; तीसरा चरण (P3), गेट क्षेत्र में सिलिकॉन नाइट्राइड परत को पूरी तरह से पहना जाता है और पॉलीसिलिकॉन गेट पूरी तरह से उजागर होता है। चित्रा 2 ILD0 CMP के दौरान खाई क्षेत्र में सिलिका अनाज हटाने की पूरी प्रक्रिया को प्रदर्शित करता है।

प्रयोगात्मक विवरण

एप्लाइड मैटेरियल्स 'रिफ्लेक्सियन® एलके ग्राइंडिंग मशीन में एक एफए पीसिंग डिस्क और दो स्टैंडर्ड रोटरी ग्राइंडिंग डिस्क शामिल हैं, एक टाइटन कंटूर्टम ग्राइंडिंग हेड का उपयोग करते हुए जो पांच अलग -अलग ज़ोन (चित्रा 3) में दबाव को नियंत्रित करता है। एफए पीसिंग डिस्क एक स्लिरफ्रीटम फिक्स्ड एब्रेसिव रील और 3 मीटर से एक स्लरीफ्री P6900 बेस पॉलिशिंग पैड से सुसज्जित है। स्लरी पीसिंग डिस्क एक IC1010TM पॉलिशिंग पैड से सुसज्जित थी जो डॉव केमिकल कंपनी, लिमिटेड द्वारा निर्मित और 3M कंपनी द्वारा निर्मित एक पॉलिशिंग पैड रिपेयरिंग ब्रश द्वारा निर्मित है। P1 कैबोट कॉरपोरेशन द्वारा निर्मित एक अर्ध-स्पर्सर SS-12 सिलिका घोल का उपयोग करता है; पी 2 एक एफए घोल का उपयोग करता है; और P3 एक समर्पित घोल का उपयोग करता है।

यह लेख विभिन्न प्रक्रियाओं के प्रदर्शन का मूल्यांकन करने के लिए एक सरलीकृत गेट संरचना (चित्रा 4) के उपयोग को एकजुट करेगा। गेट क्षेत्र की संरचना ऊपर से नीचे तक है: सिलिकॉन ऑक्साइड/सिलिकॉन नाइट्राइड/पॉलीसिलिकॉन/गेट ऑक्साइड/सिंगल क्रिस्टल सिलिकॉन, और [ग्रूव "गेट और गेट (संरचना: सिलिकॉन ऑक्साइड)/मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन के बीच के क्षेत्र को संदर्भित करता है )। माप क्षेत्र में 50 माइक्रोन से बड़ा आकार है, फिल्म की मोटाई को नैनोमेट्रिक्स से नैनोटम 9010 बी का उपयोग करके मापा गया था। माप बिंदुओं के लिए 100 एनएम से कम के गेट आकार के साथ, इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसईएम) को स्कैन करने से अनुदैर्ध्य खंड अवलोकन आवश्यक है इस पत्र में, नमूने का एक हिस्सा वेफर के अनुदैर्ध्य खंड को प्राप्त करने के लिए यांत्रिक विभाजन द्वारा प्राप्त किया जाता है; नमूने का एक अन्य हिस्सा आंशिक रूप से एक केंद्रित आयन बीम (FIB) द्वारा अनुदैर्ध्य खंड को उजागर करने के लिए काट दिया जाता है।

परिणाम और चर्चा

P3 को एक गैर-चयनात्मक घोल की आवश्यकता होती है

चूंकि P3 के बाद सपाटपन की आवश्यकता बहुत सख्त है, इसलिए P3 का पीस एक गैर-चयनात्मक घोल का उपयोग करता है। घोल में सिलिकॉन नाइट्राइड, सिलिकॉन ऑक्साइड और पॉलीसिलिकॉन पर काफी अपघर्षक दर है। सबसे पहले, सिलिकॉन नाइट्राइड की पीस दर पॉलीसिलिकॉन गेट के पूर्ण जोखिम को सुनिश्चित करने के लिए पर्याप्त उच्च होनी चाहिए। यदि सिलिकॉन ऑक्साइड की पॉलिशिंग दर सिलिकॉन नाइट्राइड और पॉलीसिलिकॉन की तुलना में काफी कम है, तो यह खांचे क्षेत्र को काफी उत्तल होने और ओवर-ग्राइंडिंग के साथ बिगड़ने का कारण बन सकता है। यदि पॉलीसिलिकॉन की पॉलिशिंग दर सिलिकॉन नाइट्राइड और सिलिकॉन ऑक्साइड की तुलना में काफी कम है, तो गेट और ट्रेंच के बीच की ऊंचाई में अंतर अपर्याप्त या अत्यधिक पीसने के लिए बहुत संवेदनशील है। एक गैर-चयनात्मक घोल का उपयोग अलग-अलग पी 3 मिलिंग समय के कारण गेट और खाई के बीच ऊंचाई के अंतर में भिन्नता को कम करेगा।

पी 2 एफए प्रक्रिया पी 3 के बाद ट्रेंच सिलिकॉन ऑक्साइड के व्यापक मोटाई अंतर को कम कर सकती है

एफए प्रक्रिया का व्यापक रूप से प्रत्यक्ष पीस उथले ट्रेंच अलगाव (एसटीआई) के लिए उपयोग किया गया है। एफए चुनिंदा रूप से सिलिकॉन नाइट्राइड की सतह पर रुक सकता है और उत्कृष्ट चमकाने वाले फ्लैटनेस और कम अवतल दोषों को प्रदर्शित कर सकता है। एसटीआई के समान, ILD0 के पीस में सिलिकॉन नाइट्राइड की सतह पर रुकने का चरण भी शामिल है। यह बेहद कम सिलिकॉन नाइट्राइड हानि और बहुत कम सिलिकॉन ऑक्साइड अवकाश दोष एफए को वाईडब्ल्यू और आईएलडी 0 पीसने की प्रक्रिया में चौड़ी मोटाई नियंत्रण की कुंजी बनाते हैं। गेट-डेंस क्षेत्र में, छोटे फीचर आकार के कारण, अवतल दोष आमतौर पर एफए प्रक्रिया या अत्यधिक चयनात्मक घोल (एचएसएस) पीसने की प्रक्रिया (छवि 5) की परवाह किए बिना कम होते हैं। हालांकि, परिधीय क्षेत्र में, सुविधा का आकार 50 माइक्रोन या अधिक तक पहुंच सकता है, एचएसएस पीसने की प्रक्रिया आम तौर पर महत्वपूर्ण अवतल दोष (> 200?) का उत्पादन करती है, जबकि एफए पीसने की प्रक्रिया अभी भी कम अवतल दोष (<50?) को बनाए रखती है।

इसलिए, एफए प्रक्रिया और एचएसएस प्रक्रिया के बाद ट्रेंच सिलिकॉन ऑक्साइड की मोटाई अंतर की तुलना की जाती है, पूर्व बाद की तुलना में काफी कम है। चूंकि P3 एक गैर-चयनात्मक घोल का उपयोग करता है, पी 2 के बाद उच्च-विकोम दोष सीधे पी 3 (छवि 5) के बाद खाई सिलिकॉन ऑक्साइड की चौड़ी मोटाई में एक उच्च अंतर को जन्म देता है। P3 के बाद चौड़ी मोटाई में अंतर स्पष्ट रूप से वेफर के अनुदैर्ध्य खंड के SEM तस्वीर से देखा जा सकता है।