盛美半導體設(shè)備(上海)有限公司，日前推出最新的半導體制造設(shè)備——無應力拋光集成設(shè)備(the Ultra SFP)。該設(shè)備能夠?qū)?5nm及以下的銅互聯(lián)結(jié)構(gòu)進行無應力、無損傷拋光。該設(shè)備整合了無應力拋光技術(shù)(SFP)、熱氣相蝕刻技術(shù) (TFE)以及低下壓力化學機械平坦化技術(shù)(ULDCMP)，利用其各自獨特的技術(shù)優(yōu)點，確保在整個拋光過程中對銅互連結(jié)構(gòu)無任何損傷。

　　使用無應力拋光設(shè)備制造以二氧化硅(SiO2)為基體的空氣穴互連結(jié)構(gòu)有諸多優(yōu)點。其工藝簡單，可以使用傳統(tǒng)的二氧化硅介電質(zhì)及大馬士革工藝，因此不需要開發(fā)新材料和新工藝。該工藝對于窄的銅線和極小的互聯(lián)結(jié)構(gòu)沒有任何損傷，具有自動對準功能，不需要硬光掩膜，并只在小線距區(qū)域選擇性的形成空氣穴，而不在大線距區(qū)域形成空氣穴，這樣既能在小線距區(qū)域提供低于2.2的有效超低k特性，又能給互連結(jié)構(gòu)提供出色的機械強度及良好的散熱特性，以此抵擋封裝時帶來的機械壓力，并解決器件運行時的發(fā)熱問題。

　　“無應力拋光的優(yōu)點是顯著的，”盛美半導體設(shè)備(上海)有限公司創(chuàng)始人，執(zhí)行總裁王暉稱，“通過一臺將無應力拋光工藝(SFP)，熱氣相蝕刻工藝 (TFE)，以及低下壓力化學機械平坦化工藝(ULDCMP)整合在一體的拋光設(shè)備，我們能夠成功解決小尺寸(< 0.2微米)銅/低k介質(zhì)互聯(lián)結(jié)構(gòu)拋光的難題，使制造二氧化硅(SiO2)為基體的空氣穴互聯(lián)結(jié)構(gòu)成為可能。”

　　在無應力拋光設(shè)備中，銅互聯(lián)結(jié)構(gòu)晶圓先通過低下壓力化學機械平坦化工藝拋光，利用終點檢測儀確保100nm左右的銅膜厚度，以保證下層介電質(zhì)的結(jié)構(gòu)不受到損傷;此后晶圓先送入刷洗腔去除大顆粒;再進入空間相位交變兆聲清洗腔去除小顆粒和氧化物;接著采用非接觸式銅膜厚度測量儀，測出剩余銅膜的厚度;此時晶圓移入無應力拋光腔，根據(jù)先前測量的剩余膜厚值，精確的選擇性的去除凹槽外的銅直至阻擋層，緊接著在邊緣清洗腔內(nèi)進行邊緣清洗;清洗后的晶圓經(jīng)過預熱后進入熱氣相蝕刻工藝腔內(nèi)對阻擋層進行蝕刻;最后通過設(shè)備前端模塊傳輸回硅片盒。

　　電化學無應力拋光原理是被客戶驗證過的有效技術(shù)，其能確保拋光過程中對銅和介電質(zhì)材料結(jié)構(gòu)無任何損傷?；谥悄軖伖庀到y(tǒng)，該系統(tǒng)整合了晶圓運動控制、智能拋光電源和拋光液供應系統(tǒng)，因為只有拋光液與銅互聯(lián)結(jié)構(gòu)表面接觸，無應力拋光工藝能夠控制全局銅膜膜厚和凹陷，不產(chǎn)生侵蝕以及介質(zhì)層與阻擋層也不會產(chǎn)生形變。最終消除由機械應力對銅/超低k介質(zhì)產(chǎn)生的損傷，有效解決銅/超低k介質(zhì)互聯(lián)的整合問題。

　　“無應力拋光技術(shù)的問世代表著銅/超低k介質(zhì)互聯(lián)的整合工藝取得了重大突破，特別是在以二氧化硅(SiO2)為基體的空氣穴互聯(lián)結(jié)構(gòu)的應用解決了三維封裝TSV遇到的發(fā)熱難題。”王暉補充道。