กลไกการจัดระนาบของ CMP คืออะไร?

Dual-Damascene เป็นเทคโนโลยีกระบวนการที่ใช้ในการผลิตการเชื่อมต่อระหว่างโลหะในวงจรรวม ถือเป็นการพัฒนาเพิ่มเติมของกระบวนการดามัสกัส ด้วยการขึ้นรูปผ่านรูและร่องในเวลาเดียวกันในขั้นตอนกระบวนการเดียวกันแล้วเติมด้วยโลหะ ทำให้เกิดการผลิตการเชื่อมต่อระหว่างโลหะแบบครบวงจร

ทำไมถึงเรียกว่าดามัสกัส?

เมืองดามัสกัสเป็นเมืองหลวงของซีเรีย และดาบดามัสกัสมีชื่อเสียงในด้านความคมและเนื้อสัมผัสอันประณีต จำเป็นต้องมีขั้นตอนการฝัง: ขั้นแรก ลวดลายที่ต้องการจะถูกแกะสลักบนพื้นผิวของเหล็กดามัสกัส และวัสดุที่เตรียมไว้ล่วงหน้าจะถูกฝังอย่างแน่นหนาในร่องที่แกะสลัก หลังจากฝังเสร็จแล้ว พื้นผิวอาจจะไม่สม่ำเสมอเล็กน้อย ช่างฝีมือจะขัดมันอย่างระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่ามีความเรียบเนียนโดยรวม และกระบวนการนี้เป็นต้นแบบของกระบวนการดามัสกัสแบบคู่ของชิป ขั้นแรกให้สลักร่องหรือรูในชั้นอิเล็กทริกแล้วจึงเติมโลหะเข้าไป หลังจากเติมแล้ว โลหะส่วนเกินจะถูกเอาออกโดย cmp

ขั้นตอนหลักของกระบวนการ dual damascene ได้แก่:

▪ การสะสมของชั้นอิเล็กทริก:

วางชั้นของวัสดุอิเล็กทริก เช่น ซิลิคอนไดออกไซด์ (SiO2) ไว้บนเซมิคอนดักเตอร์เวเฟอร์.

▪ Photolithography เพื่อกำหนดรูปแบบ:

ใช้การพิมพ์หินด้วยแสงเพื่อกำหนดรูปแบบของจุดแวะและร่องลึกบนชั้นอิเล็กทริก

การแกะสลัก:

ถ่ายโอนรูปแบบของจุดแวะและร่องลึกไปยังชั้นอิเล็กทริกโดยผ่านกระบวนการกัดแบบแห้งหรือเปียก

▪ การทับถมของโลหะ:

ฝากโลหะ เช่น ทองแดง (Cu) หรืออลูมิเนียม (Al) ไว้ในจุดผ่านและร่องลึกเพื่อสร้างการเชื่อมต่อระหว่างกันของโลหะ

▪ การขัดเงาเชิงกลด้วยสารเคมี:

การขัดเชิงกลด้วยเคมีของพื้นผิวโลหะเพื่อขจัดโลหะส่วนเกินและทำให้พื้นผิวเรียบ

เมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการผลิตที่เชื่อมต่อด้วยโลหะแบบดั้งเดิม กระบวนการ damascene แบบคู่มีข้อดีดังต่อไปนี้:

▪ขั้นตอนกระบวนการแบบง่าย:โดยการสร้างจุดแวะและร่องลึกพร้อมกันในขั้นตอนกระบวนการเดียวกัน ขั้นตอนกระบวนการและเวลาในการผลิตจะลดลง

▪ปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต:เนื่องจากการลดขั้นตอนของกระบวนการ กระบวนการ dual damascene จึงสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตและลดต้นทุนการผลิตได้

▪ปรับปรุงประสิทธิภาพของการเชื่อมต่อระหว่างโลหะ:กระบวนการ dual damascene สามารถบรรลุการเชื่อมต่อโลหะที่แคบลง จึงช่วยปรับปรุงการบูรณาการและประสิทธิภาพของวงจร

▪ลดความจุและความต้านทานของปรสิต:โดยใช้วัสดุไดอิเล็กตริก low-k และปรับโครงสร้างของการเชื่อมต่อระหว่างโลหะให้เหมาะสม ความจุและความต้านทานของปรสิตจะลดลง ปรับปรุงความเร็วและประสิทธิภาพการใช้พลังงานของวงจร