Chemisch-mechanische Planarisierung (CMP)

Fraunhofer IPMS bietet umfassende Fähigkeiten im Bereich der Chemical-Mechanical Planarisierung (CMP) für 200-mm- und 300-mm-Wafer in hochmodernen CMOS-Cleanroom-Umgebungen. Unsere CMP-Linien unterstützen Anwendungen in der fortschrittlichen Logik-, Speicher- und Spezialtechnologie und stehen für gemeinsame Entwicklungsprojekte, Prozessqualifizierung sowie kundenspezifische Prozessoptimierungen zur Verfügung.

Hochintegrierte Schaltkreise bestehen aus zahlreichen Materialschichten. Während der Fertigung muss die Waferoberfläche wiederholt planarisiert werden, um ausreichende Prozessfenster für kritische Schritte wie Lithografie und Ätzen sicherzustellen. Die Planarisierung ist zudem entscheidend, um definierte Strukturabmessungen und letztlich eine zuverlässige Bauelementperformance zu erreichen. CMP ist dabei die industrielle Standardmethode, um dieses Maß an Planarität zu gewährleisten.

Mit der kontinuierlichen Skalierung der Halbleitertechnologie und der Einführung neuer Materialien steigen die Anforderungen an Präzision und Prozesskontrolle in der CMP stetig. Fraunhofer IPMS kombiniert industriell relevante Ausrüstung, spezielle Teststrukturen und umfangreiche Messtechnik, um CMP-Prozesse für aktuelle und zukünftige Technologieknoten zu entwickeln, zu qualifizieren und zu optimieren.

Im 300-mm-Cleanroom stellt Fraunhofer IPMS industrienahe CMP-Prozesse sowie strukturierte Short-Loop-Wafer für Entwicklung und Qualifizierung bereit.

Anwendungen

• Cu/Barrier-CMP (Damascene-Prozess)
• Planarisierung von Interlayer-Dielektrika (ILD)
• STI-Politur (Shallow Trench Isolation)

Fähigkeiten & Vorteile

• Breiter Prozessspielraum durch Kombination aus chemischen und mechanischen Parametern
• Hohe Materialspezifität (Materialselektivität)
• Hohe Topographie-Selektivität
• Systematische Untersuchungen von Prozessfenstern und Designabhängigkeiten mittels dedizierter Testchips
• Prozessvariation über Pads, Slurries und Prozessparameter
• Evaluierung neuer Anlagen und Materialien unter industriellen Standardbedingungen
• Vor- und Nachbearbeitung zur Optimierung einzelner Prozessschritte
• In-line-Messtechnik sowie professionelles Kontaminationsmanagement
• Professionelles IP-Management und enge industrielle Zusammenarbeit
• Verfügbarkeit strukturierter 300-mm-Short-Loop-Testwafer

Der 200-mm-CMOS-Cleanroom kombiniert mehrere CMP-Plattformen mit einem hochreinen Grinder für flexible Prozess- und Materialuntersuchungen.

Applied Materials Mirra 3400 mit Desica Cleaner

• 5-Zonen-Contour-Head zur Profilanpassung
• Megasonic Hot SC1, NH₄OH-Bürstenreinigung, IPA-Trocknung
• Optische Endpunktdetektion (Laser)
• Standardprozesse: Stop- und Blind-CMP für SiO₂, Polysilizium, Si und Resist

Ebara F-REX200M2

• 4-Zonen-AI-Head, Buff-Tisch für Post-CMP-Feinbearbeitung
• Single-Wafer-Megasonic-Cleaning, variable chemische Reinigung (mit/ohne Bürsten)
• Endpunktdetektion: Spektrallampe, Motorstrom, RECM
• Standardprozesse: Stop- und Blind-CMP für SiO₂, Polysilizium und W

Disco Corporation High Clean Grinder DGP 8761 (Grinding + CMP)

• Dual-Spindle-Si-Schleifen (grob/fein) mit integrierter 2-Platten-CMP
• Reinigung von Rückseite, Kante und Oberfläche (Bürsten + NH₄OH, H₂O₂, DI-Wasser)
• Endpunktdetektion: Kontaktmessung (dickes Si) und optische Messung mit In-situ-Profiloptimierung (< 75 µm)
• Standardprozesse:
  • Si-Substrat-Reduktion bis 250 µm (TTV ~2,5 µm)
  • Si-Toplayer-Reduktion bis 5 µm

Fraunhofer IPMS unterstützt Industrie- und Forschungspartner entlang der gesamten CMP-Entwicklungskette:

Prozessentwicklung & -optimierung

• Entwicklung neuer CMP-Prozesse für Materialien, Schichtstapel und Designs
• Anpassung bestehender Rezepte an neue Designs oder Verbrauchsmaterialien

Screening & Evaluierung

• Systematischer Vergleich von Slurries, Pads, Chemikalien und Prozessparametern
• Bewertung von CMP- und Reinigungsanlagen unter realistischen Bedingungen

Vor- und Nachprozessierung & Integration

• Oberflächenvorbereitung und Post-CMP-Reinigung zur Kontrolle von Defekten und Gleichmäßigkeit
• Integration von CMP sowie Dünnungs- und Schleifprozessen in vollständige Prozessabläufe

Messtechnik & Charakterisierung

• In-line- und Offline-Messungen (Schichtdicke, TTV, Topographie, Defekte)
• Einsatz von Testchips und Short-Loop-Strukturen zur Analyse von Prozessfenstern und Designabhängigkeiten