Fraunhofer-Institut für Elektronische NanosystemeCMP
Chemisch-mechanisches Polieren und Planarisieren
Forschung und Entwicklung
Das Fraunhofer ENAS in Chemnitz arbeitet seit mehreren Jahren auf dem Gebiet der CMP-Technologien. Wir befassen uns mit verschiedenen CMP-Prozessen, angefangen vom Polieren von Metallen, vor allem Kupfer und Barrierematerialien, bis hin zu Silizium- und Siliziumoxidverfahren. Die mit diesen Prozessen verbundenen Anwendungsmöglichkeiten reichen vom Back-End of Line in der Mikro- und Nanoelektronik bis zur Herstellung spezifischer Substrate. Gegenwärtig haben wir Erfahrungen auf den folgenden Gebieten:
Silizium- und Siliziumoxid-CMP
- MEMS-spezifische Substratherstellung
- Fertigung von SOI Substraten mit vergrabenen Siliciden (SSOI) für fortgeschrittene RF-Baumelemente
- Oberflächenaktivierung für anodisches und direktes Waferbonden
Kupfer- und Barriere-CMP
- SiO2-basierte Leitbahnsysteme
- Leitbahnsysteme mit dichten und porösen low-k-Dielektrika
- Air-Gap-Architekturen
Test und Bewertung von Verbrauchsmaterialien
- Slurry-Kompatibiltät mit low-k- und ultra-low-k-Materilien
- Test von Polierpads
- Prozessoptimierung (Abtragungsraten, Dishing, Erosion)
Neben den vorgenannten Themengebieten bieten wir kundenspezifische Verfahrensentwicklung vom grundlegenden Prozess bis zur letztendlichen Realisierung an. Die Prüfung und Bewertung modifizierter Anlagenteile, wie z.B. fortschrittlicher Polierköpfe, ergänzen unsere Tätigkeiten.
Ausstattung
Das Fraunhofer ENAS nutzt kommerzielle Anlagentechnik, wie beispielsweise Applied Materials Mirra™ und IPEC 472 Polieranlagen sowie OnTrak DSS200 und G&P 428 scrubbers, um die notwendige Kompatibilität mit unseren Partnern und Kunden zu gewährleisten. Des Weiteren stehen uns Laborpolier- und Läpp-Maschinen von Logitech für grundsätzliche Untersuchungen zur Verfügung.
Optimierte Cu/barrier-CMP for porous low-k dielectric based interconnects
Durch ihre geringere mechanische Stabilität und Adhäsion erfordern poröse low-k-Materialien ein Polieren bei vermindertem Druck mit optimierter Rotationsgeschwindigkeit der Polierplatte und optimiertem Surry-Fluss. Für poröses MSQ-basiertes ULK-Material wurde mit einem nicht optimierten CMP-Prozess eine große Anzahl an Defekten beobachtet. Als Fehlermechanismen wurden Haftungsverlust der Deckschicht bzw. kohäsiver Adhäsionsverlust im porösen Dielektrikum (Abb. 2) identifiziert. Im Rahmen einer Reihe von Experimenten wurden Slurry-Fluss, Rotationsgeschwindigkeit und Druck variiert, um optimale Einstellungen herauszufinden. Bei Verwendung dieser optimalen Prozessparameter konnten keine Defekte nach dem Polieren festgestellt werden, wie die Abbildung 3 zeigt.