【嘉勤点评】华虹半导体发明的优化CMP清洗能力的技术方案，避免了络合物在接触孔处聚集，在进行化学机械平坦化时减少了缺陷的形成，从而避免影响产品良率。优化之后的结果与良率结果均符合要求，也证明了该方案具有高度产业利用价值。
集微网消息，化学机械平坦化（CMP），又称化学机械研磨，是半导体器件制造工艺中的一种技术，使用化学腐蚀及机械力对加工过程中的硅晶圆或衬底材料进行平坦化处理。
当钨这种材料在进行化学机械平坦化时，会反应产生钨的氧化物。现有技术中利用钨的氧化物在强酸环境下可溶解的特性，辅以机械作用以达到研磨的目的，在对晶圆进行采用酸性研磨液进行粗研磨后，这样就使得钨粗研磨副产物与精研磨（碱性）的研磨液反应形成的络合物残留。
进入55纳米技术节点后，填充工艺面临更大的挑战：接触孔的深宽比会超过6：1，高浓度等离子体工艺（HDP）已经不能满足填充需求。因此在55纳米开始使用高深宽比工艺（HARP）替代高浓度等离子体形成层。
而高深宽比工艺膜质比高浓度等离子体工艺研磨率快，从而在接触孔处的钨形成一定形貌，容易使研磨副产物集聚。一般的清洗不能将其有效清除，在后续的处理过程中会形成缺陷，进而影响产品良率。
为此，华虹半导体在2021年12月16日申请了一项名为“优化CMP清洗能力的方法”的发明专利（申请号：202111544391.X），申请人为华虹半导体（无锡）有限公司。
根据该专利目前公开的相关资料，让我们一起来看看这项技术方案吧。
如上图，为该专利中发明的优化CMP清洗能力的方法示意图。首先，准备好晶圆和研磨装置，晶圆在经过前端工艺形成所需的结构后，需要在后端工艺中形成有接触孔，且接触孔填充有导电金属与晶圆上的结构形成欧姆接触。
研磨装置为CMP研磨装置，该装置包括研磨头和研磨垫。在需要对晶圆进行研磨时，将晶圆置于研磨垫上，采用研磨头配合研磨液对晶圆进行研磨，研磨液为碱性研磨液和酸性研磨液。
在传统技术中，通常采用高密度等离子体（HDP）化学气象沉淀法来进行沉淀，但是当集成电路发展到55nm技术节点时，HDP技术已经不能满足小尺寸沟槽的填充需求。因此人们发明了一种新的填充工艺技术即高深宽比工艺（HARP）。
HARP工艺没有等离子体的助,同时需要沟槽具有特定的形貌，如特定角度的V字形沟槽。所以需要使用HARP替代HDP，而HARP膜质比HDP研磨率快，从而在接触孔处的钨形成一定形貌，容易使研磨副产物集聚。
其次，对晶圆进行采用酸性研磨液的第一研磨，该过程为粗研磨，用于去除大块导电金属。其中晶圆与酸性研磨液反应生成副产物，副产物为导电金属的氧化物与碱性溶液发生反应产生的络合物。通过对晶圆的清洗，可以去除晶圆上的酸性研磨液和副产物，从而避免副产物和之后的碱性溶液发生反应生成络合物。
最后，利用碱性研磨液再对晶圆进行二次研磨，这次的研磨为精研磨，用于对氧化物进行修复，从而使导电金属凸出。
如上图，为采用该方法后的良率检测示意图。从中可以看到，晶圆经过化学机械平坦后，避免了在钨上聚集络合物，减少了缺陷，产品良率显著提升。此外，该专利中说明，上图中组件的数目、形状和尺寸仅为示例性说明，在实际的应用时，组件的布局型态将会更加复杂。
以上就是华虹半导体发明的优化CMP清洗能力的技术方案，该方案避免了络合物在接触孔处聚集，在进行化学机械平坦化时减少了缺陷的形成。从而避免影响产品良率，优化之后的结果与良率结果均符合要求，也证明了该方案具有高度产业利用价值。
