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Semiconductor Fabrication Techniques

게시자: Sundew Shin, 2009. 6. 29. 오전 7:57   [ 2012. 3. 21. 오전 5:08에 업데이트됨 ]

Polishing

CMP, Chemical-mechanical Planarization (or Polishing)

Polishing 공정의 척도 [1]:
  • Rate of removal: 얼마나 빨리 목표(물질)을 제거 할 수 있는가?
  • Uniformity of removal: 다이와 웨이퍼에 대하여, 얼마나 안정적으로 제거 작업을 진행 할 수 있는가?
  • Planarity: 제거작업이 완료 된 후, 얼마나 가공표면이 얼마나 평평한가?
  • Defects: 가공 후, 잔여물질이나 기타 에러율이 얼마나 되는가?
  • Consistency: 연속적인 웨이퍼별 작업에서 얼마나 안정적인 성능을 보이는가?
CMP는 이와 같은 Polishing 작업에 특성과 능률을 높이기 위하여 기계적/화학적 방법을 동원 하는 것이다.
즉, 양치질을 할 때, 치약 없이 양치질(기계적 방법)만 해도 어느 정도 효과는 볼 수 있지만, 치약(화학적 방법)을 함께 사용함으로 해서 효과를 높이는 방법이 CMP이다.

[Figure 1. CMP의 기능적 원리]

CMP가 중요한 이유는 알루미늄보다 전도율이 좋은 구리를 사용하여 초정밀 집적회로(소자)를 만드는 일을 가능하게 했기 때문이다. [2]
휘발성 구리 화합물의 부제로 알루미늄과 달리 구리를 이용한 Photoresist masking이나 plasma etching같은 공정이 불가능 했다. 이와 같은 한계를 극복하고자 새롭게 고안된 방법이 additive patterning 기법이다.
  1. 산화 실리콘 절연층 위에 사이사이 홈(trenches)이 파져 있는 패턴을 세긴다.
  2. 그 위에 홈들이 충분히 체워지도록 두꺼운 구리 코팅을 한다.
  3. CMP 공정을 통해 박피 한다. 이 때, 홈속의 구리패턴은 유지 된다.
  4. 다층 기판의 경우 위 과정을 반복 하며 층을 쌓는다.
정밀한 CMP 공정의 개발이 없었다면 위의 additive patterning 기법은 처음 부터 불가능 했다.

References

  1. Chemical-mechanical planarization. (2009, April 3). In Wikipedia, The Free Encyclopedia. Retrieved 19:26, April 3, 2009, from
    http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Chemical-mechanical_planarization&oldid=281555543
  2. Copper interconnect. (2009, June 28). In Wikipedia, The Free Encyclopedia. Retrieved 16:58, June 28, 2009, from
    http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Copper_interconnect&oldid=299145734

Appendix: Terms

Slurry
  • a thin paste or semi-fluid mixture, especially watery concrete
  • commonly a colloid; A type of chemical mixture where one substance is dispersed evenly throughout another.
  • <화학>불용성의 고체 미립자를 서스펜션 상태로 함유한 유동성을 지닌 고체와 액체의 혼합물
  • <공사>연마제
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