Liquide utilisé en CMP, composé de fines particules abrasives dispersées dans une solution chimique. Il aplanit la surface en combinant action chimique et polissage mécanique.
Nom japonais: スラリー
« Slurry (suspension de polissage) » apparaît dans 4 questions d'entraînement réparties sur 3 thèmes, dont CMP et nettoyage, Plaquettes de silicium, Matériaux de procédé (gaz et produits chimiques).
Domaine: CMP et nettoyage
Une slurry de CMP (polissage mécano-chimique) est une suspension de particules abrasives, typiquement de quelques dizaines à plus de cent nanomètres, dans une solution chimique. Les abrasifs courants sont la silice (SiO2), l'oxyde de cérium (CeO2) et l'alumine. Le liquide contient des correcteurs de pH, des oxydants pour les métaux, des inhibiteurs de corrosion comme le benzotriazole pour le cuivre, et des dispersants qui empêchent les particules de s'agglomérer. Taille, dureté, concentration des particules et chimie sont ajustées pour chaque film, et la slurry représente l'un des principaux postes de coût en consommables du CMP.
La chimie transforme le dessus du film en une couche plus tendre ou plus soluble, que les particules abrasives, pressées par le tampon, éliminent, exposant de la matière fraîche qui réagit à son tour. Le CMP du tungstène l'illustre bien : le tungstène est trop dur pour être poli efficacement par la seule abrasion, si bien que des oxydants comme le peroxyde d'hydrogène ou des sels de fer forment un oxyde plus tendre que les particules retirent. La vitesse de retrait suit approximativement l'équation de Preston, vitesse = k × pression × vitesse relative, où k dépend de la slurry, du tampon et du film ; les zones en relief subissent une pression locale plus élevée et se polissent plus vite, ce qui aplanit la surface.
Le polissage de l'oxyde et du diélectrique intercouche utilise couramment des slurries à base de silice ou d'oxyde de cérium. Les slurries à l'oxyde de cérium peuvent polir l'oxyde beaucoup plus vite que le nitrure de silicium, ce qui fait du nitrure une couche d'arrêt naturelle pour l'isolation par tranchées peu profondes (STI). Le CMP du cuivre se fait par étapes avec des slurries différentes : une étape rapide de cuivre massif, une étape plus douce de dégagement et une étape barrière qui retire le Ta/TaN et un peu de diélectrique. Le polissage final des plaquettes de silicium nues utilise de la silice colloïdale alcaline, dont les particules fines et tendres donnent des surfaces miroir sans dommage, d'une rugosité d'environ 0,1 nm.
Les particules de slurry peuvent s'agglomérer en amas de l'ordre du micron sous l'effet du séchage, des variations de température, des changements de pH ou du cisaillement dans les pompes ; ces amas rayent les plaquettes, ce qui peut court-circuiter ou couper des lignes de cuivre et est particulièrement néfaste pour les films low-k fragiles. La slurry est donc mise en circulation, régulée en température et filtrée à quelques micromètres juste avant l'équipement. Après polissage, les particules résiduelles, les ions métalliques et les inhibiteurs doivent être éliminés par brossage et nettoyages chimiques tant que la plaquette est encore humide, car la slurry séchée adhère fortement à la surface.
Réponse : B. Silice colloïdale (fines particules de silice)
Le polissage de finition des wafers utilise de la silice colloïdale, constituée de fines particules de silice de quelques dizaines de nm dispersées dans une solution alcaline. L'alcali transforme chimiquement la surface du silicium en une couche tendre que les particules enlèvent mécaniquement ; cette combinaison d'actions chimique et mécanique donne un état miroir sans dommage, avec une rugosité d'environ 0.1 nm. Les particules étant tendres, elles ne rayent pas profondément le silicium, et la contamination métallique est évitée.
Réponse : A. Un liquide de polissage dans lequel des particules abrasives comme la silice ou l'oxyde de cérium sont dispersées dans une solution chimique
La suspension est une dispersion de particules abrasives de quelques dizaines à une centaine de nm et plus (silice (SiO2), oxyde de cérium (CeO2), alumine, etc.) dans une solution contenant oxydants, ajusteurs de pH, inhibiteurs de corrosion, dispersants, etc. Les particules et la composition chimique sont choisies selon le film à polir : silice ou oxyde de cérium pour les oxydes, suspensions à base de silice avec oxydant pour le tungstène et le cuivre. Elle représente une part importante du coût des consommables du CMP, domaine où les entreprises japonaises sont fortes.
Les abrasifs les plus courants sont la silice (pyrogénée ou colloïdale) et l'oxyde de cérium, l'alumine étant utilisée dans certaines slurries pour métaux ; le choix dépend du film à polir et de la sélectivité requise.
Les slurries à l'oxyde de cérium retirent l'oxyde de silicium beaucoup plus vite que le nitrure de silicium : le polissage s'arrête donc effectivement sur la couche de nitrure qui protège les zones actives.
La plupart des rayures proviennent de gros agglomérats de particules de slurry ou de débris durs piégés dans le tampon, c'est pourquoi la slurry est filtrée et mise en circulation et le tampon régulièrement conditionné.
Le CMP polit la plaquette en la pressant contre un tampon de polissage en rotation, tout en apportant une suspension (slurry) contenant des particules abrasives et des réactifs.
Quelle définition du CMP (polissage mécano-chimique) est co…Les pores et les rainures de surface retiennent la suspension (slurry) pour la répartir sur toute la plaquette et évacuent les débris de polissage.
Quel matériau est couramment utilisé pour les tampons de po…CMP Cérine (oxyde de cérium) Interconnexions multicouches Acide fluorhydrique dilué (DHF) Conditionnement du tampon (pad conditioning) Dishing Effondrement de motifs (pattern collapse) Érosion Loi de Preston Nettoyage mégasonique