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CMP产业技术发展动态

CMP产业技术发展动态

来源:
2015/09/01
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近年来,随着CMP产业技术的飞速发展,先进CMP技术的未来应用前景与存在的挑战是备受关注的热点。目前,CMP关注于以下方面:10nm节点以下的CMP技术和市场,CMP新型磨粒,TSV中的CMP,晶圆减薄,前段和后段工艺应用中的先进薄膜,先进清洗和表面准备技术,TSV应用中的化学品和材料等等。CMP必须突破技术瓶颈才能在先进技术中得到持续的发展和应用,本文将结合Linx Consulting公司Mike CorbettCMPUG Semicon West 2015的报告,从缺陷检测技术、逻辑器件与存储器发展以及CMP市场现状着手进行介绍。

对于CMP来说,缺陷检测手段的日益完善正在不断影响着其发展。比如SP3SP5等光学检测手段,在这些系统的帮助下可以扩大可检测出的缺陷范围。在可以预见的一段时间内,这些先进的光学检测手法就可以检测到10-15nm的颗粒,并实现微型颗粒的抓取,从一定程度上减小此类颗粒给表面带来的划痕等缺陷。然而,未来一定会引入新型的材料,以及产生新的CMP工艺过程,而这一般又会引入一些新的污染物和颗粒,这些新的变化包括:先进DRAM结构,STTMRAM——一种可能替代DRAM的结构,VNAND——对高纵深比和深层结构的挑战。在新的技术、材料层出不穷的情况下,即使现有的检测技术不断发展可以提高缺陷检测水平,但业界内更需要使用更纯的化学品,并提高稀释比,以减少金属离子和微粒子污染,从源头上降低颗粒物的大小,减少缺陷的产生。

逻辑器件的增长趋势:RMGFEOL finFET的产生使得先进器件的制作中CMP步骤增加到7步,其中逻辑器件的CMP对象包括:STI, Poly, ILD, POP, MG, SAC, W还有高迁移率通道等。

存储器的增长趋势:Ru电极可以用来制作DRAMDRAM的尺寸在现有技术下将持续降低,5年后有望通过TSV技术继续对降低DRAM的尺寸;2D3D NAND将会不断发展,2D结构需要更高的平坦度,而3D结构将会增加W和氧化物的抛光步骤;MRAM提供非易失性存储,高读写速度,降低能源损耗和高写的耐力

CMP市场现状:CMP耗材在半导体制造的支出中占很大比例,尤其是抛光液和抛光垫。晶圆工厂存下如下问题:材料成本中,20%200毫米晶圆和10%300毫米晶圆;特种商品的周期特性;特种材料受限于生产规模小。

经过上述的介绍,我们可以总结得到,CMP行业预计接下来几年的增长将依然迅猛,其中CMP耗材正在成为晶圆代工厂中的重要支出部分。对于22nm14nm,依然需要保证抛光液和抛光垫的质量来控制缺陷,目前存在先进的光学检测手法对缺陷进行控制,但随着新的技术、材料出现所引入的污染颗粒,在先进抛光液中,磨粒形态扔需要严格控制,磨粒不能凝聚,不能有棱角,且磨粒的含量逐渐降低,有些抛光液配方中磨粒含量已降至0.5%甚至更低,趋势是更多的利用化学腐蚀作用来去除,减少机械磨削作用。在抛光液的选择比要求越来越高,抛光垫正在成为全过程控制的重要因素,其中缺陷控制仍是关键,包括减少划痕,dishing/erosion。此外,逻辑器件和存储器在未来的较大增长空间也正在驱使CMP技术不断发展向前。