{"id":1929,"date":"2026-04-30T14:30:13","date_gmt":"2026-04-30T06:30:13","guid":{"rendered":"https:\/\/jeez-semicon.com\/?p=1929"},"modified":"2026-04-30T15:05:39","modified_gmt":"2026-04-30T07:05:39","slug":"cmp-materials-for-advanced-nodes-below-14nm","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/jeez-semicon.com\/de\/blog\/cmp-materials-for-advanced-nodes-below-14nm\/","title":{"rendered":"CMP-Materialien f\u00fcr fortgeschrittene Knoten (unter 14 nm)"},"content":{"rendered":"<!-- JEEZ | Cluster 5: CMP Materials for Advanced Nodes (Below 14 nm) -->\r\n<p><style>\r\n.jz*,.jz *::before,.jz *::after{box-sizing:border-box;margin:0;padding:0}\r\n.jz{font-family:'Segoe UI',Arial,sans-serif;font-size:16px;line-height:1.8;color:#1a1a2e;max-width:900px;margin:0 auto}\r\n.jz-hero{background:linear-gradient(135deg,#0f2544 0%,#1a4a8a 55%,#0e7c86 100%);border-radius:12px;padding:56px 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aria-label=\"Inhalts\u00fcbersicht\">\r\n<div class=\"jz-toc-title\">\ud83d\udccb Inhaltsverzeichnis<\/div>\r\n<ol>\r\n<li><a href=\"#an-intro\">Warum fortschrittliche Knotenpunkte mehr von CMP-Materialien verlangen<\/a><\/li>\r\n<li><a href=\"#finfet\">CMP-Herausforderungen in der FinFET-Architektur (14-7 nm)<\/a><\/li>\r\n<li><a href=\"#gaa\">Gate-All-Around (GAA) und CMP bei 3 nm und darunter<\/a><\/li>\r\n<li><a href=\"#cobalt\">CMP mit Kobalt: Chemie, Herausforderungen und Defektkontrolle<\/a><\/li>\r\n<li><a href=\"#ruthenium\">Ruthenium CMP: Die aufstrebende Grenze<\/a><\/li>\r\n<li><a href=\"#molybdenum\">Molybd\u00e4n CMP f\u00fcr GAA Gate Fill<\/a><\/li>\r\n<li><a href=\"#lowk\">Dielektrisches CMP mit extrem niedrigem k-Wert: Mechanische Zerbrechlichkeit und Selektivit\u00e4t<\/a><\/li>\r\n<li><a href=\"#3dnand\">CMP f\u00fcr 3D-NAND: Hohe Aspect Ratio und Multi-Layer-Anforderungen<\/a><\/li>\r\n<li><a href=\"#3dic\">3D-IC und Hybridbonden: Die Herausforderung der Sub-Nanometer-Rauigkeit<\/a><\/li>\r\n<li><a href=\"#roadmap\">CMP-Fahrplan f\u00fcr Materialien: 2026 bis 2030<\/a><\/li>\r\n<li><a href=\"#faq\">FAQ<\/a><\/li>\r\n<\/ol>\r\n<\/nav>\r\n<section id=\"an-intro\">\r\n<h2>1. Warum fortschrittliche Knotenpunkte mehr von CMP-Materialien verlangen<\/h2>\r\n<p>Der \u00dcbergang von planaren CMOS- zu FinFET- und jetzt zu Gate-All-Around (GAA)-Nanoblechtransistoren hat nicht nur die Abmessungen der Bauelemente verringert, sondern auch die geometrische, chemische und mechanische Umgebung, in der CMP arbeiten muss, grundlegend ver\u00e4ndert. Jede neue Architektur bringt neue Materialien, engere Entfernungsbudgets und h\u00f6here Anforderungen an die Schrittzahl mit sich, was dazu f\u00fchrt, dass die Standard-CMP-Verbrauchsmaterialien ihre Grenzen \u00fcberschreiten.<\/p>\r\n<div class=\"jz-stats\">\r\n<div class=\"jz-stat\">\r\n<div class=\"n\">&lt;5 nm<\/div>\r\n<div class=\"l\">F\u00fchrender Logikknoten in Gro\u00dfserienproduktion ab April 2026<\/div>\r\n<\/div>\r\n<div class=\"jz-stat\">\r\n<div class=\"n\">60+<\/div>\r\n<div class=\"l\">CMP-Prozessschritte pro Wafer bei fortschrittlicher Logik im Vergleich zu &lt;10 bei 180 nm<\/div>\r\n<\/div>\r\n<div class=\"jz-stat\">\r\n<div class=\"n\">0,3 nm<\/div>\r\n<div class=\"l\">Maximale Ra-Zielvorgabe nach CMP f\u00fcr die Vorbereitung der Hybridbondschicht<\/div>\r\n<\/div>\r\n<div class=\"jz-stat\">\r\n<div class=\"n\">5+<\/div>\r\n<div class=\"l\">Neue Metallsysteme in BEOL zwischen 28 nm und 3 nm Knoten eingef\u00fchrt<\/div>\r\n<\/div>\r\n<\/div>\r\n<p>Drei grundlegende Ver\u00e4nderungen machen CMP mit fortgeschrittenen Knoten kategorisch schwieriger als CMP mit ausgereiften Knoten:<\/p>\r\n<ul>\r\n<li><strong>Knappere Umzugsbudgets:<\/strong> Bei unter 7 nm werden die vertikalen Strukturbudgets f\u00fcr jede Schicht im einstelligen Nanometerbereich gemessen. Ein CMP-Schritt, der bei 28 nm um 5 nm \u00fcber das Ziel hinausschie\u00dft, ist ein geringf\u00fcgiges \u00c4rgernis; die gleiche \u00dcberpolitur bei 3 nm kann eine Metallschicht vollst\u00e4ndig aufbrauchen oder die darunter liegende Bauteilstruktur besch\u00e4digen. Dies erfordert eine Endpunktpr\u00e4zision und eine Selektivit\u00e4t der Aufschl\u00e4mmung, f\u00fcr die fr\u00fchere Generationen von Verbrauchsmaterialien nicht ausgelegt waren.<\/li>\r\n<li><strong>Neuartige Materialsysteme:<\/strong> An jedem neuen Knotenpunkt kommen Metalle (Co, Ru, Mo) und Dielektrika (SiOC, SiCN, High-k-Filme auf Hafniumbasis) zum Einsatz, f\u00fcr die keine Standard-CMP-Slurries formuliert wurden. F\u00fcr jedes neue Material muss eine neue CMP-Chemie entwickelt werden - oft von Grund auf - ein Prozess, der f\u00fcr eine wirklich neue Anwendung 2-4 Jahre Forschung und Entwicklung in Anspruch nehmen kann.<\/li>\r\n<li><strong>Mechanische Zerbrechlichkeit fortschrittlicher Strukturen:<\/strong> Ultra-low-k-Dielektrika haben Elastizit\u00e4tsmodule von nur 2-5 GPa - eine Gr\u00f6\u00dfenordnung unter den 70 GPa von thermischem SiO\u2082. 3D-NAND-Strukturen mit hohem Aspektverh\u00e4ltnis und D\u00fcnnschichttransistoren in gestapelter 3D-IC-Integration k\u00f6nnen bei CMP-Downforce-Werten delaminieren, die f\u00fcr herk\u00f6mmliche planare Prozesse Routine sind.<\/li>\r\n<\/ul>\r\n<\/section>\r\n<hr class=\"jz-divider\" \/>\r\n<section id=\"finfet\">\r\n<h2>2. CMP-Herausforderungen in der FinFET-Architektur (14-7 nm)<\/h2>\r\n<p>Die FinFET-Technologie, die bei 22 nm (Intel) und 16\/14 nm (TSMC, Samsung) in die Massenproduktion eingef\u00fchrt wurde, f\u00fchrte eine nicht planare Transistorgeometrie ein, die sofort neue Herausforderungen f\u00fcr die CMP mit sich brachte. Die Flossenstrukturen - schmale Siliziumpfeiler, die \u00fcber die Substratoberfl\u00e4che hinausragen - m\u00fcssen CMP-Schritte \u00fcberstehen, die das umgebende dielektrische Material planar machen sollen. Jegliche seitliche Belastung oder \u00fcberm\u00e4\u00dfiger Abw\u00e4rtsdruck w\u00e4hrend der ILD-CMP im Bereich der Finnen kann die Finnenstrukturen selbst besch\u00e4digen oder delaminieren.<\/p>\r\n<h3>Wichtige FinFET CMP-Schritte und Anforderungen an Verbrauchsmaterialien<\/h3>\r\n<div class=\"jz-table-wrap\">\r\n<table class=\"jz-table\">\r\n<thead>\r\n<tr>\r\n<th>Prozess-Schritt<\/th>\r\n<th>Entfernte(r) Film(e)<\/th>\r\n<th>Kritische Anforderung<\/th>\r\n<th>Schlamm Typ<\/th>\r\n<th>Pad-Pr\u00e4ferenz<\/th>\r\n<\/tr>\r\n<\/thead>\r\n<tbody>\r\n<tr>\r\n<td>Flosse verraten CMP<\/td>\r\n<td>SiO\u2082 STI-F\u00fcllung<\/td>\r\n<td>Pr\u00e4zise Steuerung der Lamellenh\u00f6he (\u00b10,5 nm)<\/td>\r\n<td>Ceroxid mit niedrigem MRR-Wert und hochselektivem Zusatzstoff<\/td>\r\n<td>Mittelhart; gut konditioniert<\/td>\r\n<\/tr>\r\n<tr>\r\n<td>Schutz des Gate-Dielektrikums CMP<\/td>\r\n<td>Poly-Si-Dummy-Gate<\/td>\r\n<td>Anhalten an High-K\/Metall-Anschnitt ohne Verd\u00fcnnung<\/td>\r\n<td>Verd\u00fcnnte kolloidale Kiesels\u00e4ure; sehr geringer Abtrieb<\/td>\r\n<td>Weich; Rezeptur mit geringem Abtrieb<\/td>\r\n<\/tr>\r\n<tr>\r\n<td>Metallischer Anschnitt CMP (HKMG)<\/td>\r\n<td>W, TiN, TaN<\/td>\r\n<td>Planarisierung der Metallf\u00fcllung auf Gatterebene<\/td>\r\n<td>W-G\u00fclle oder Barriereschlamm<\/td>\r\n<td>Hart; Standard-Konditionierung<\/td>\r\n<\/tr>\r\n<tr>\r\n<td>Co-Kontakt CMP<\/td>\r\n<td>Abraum aus Kobalt<\/td>\r\n<td>Co:dielektrische Selektivit\u00e4t; keine galvanische Korrosion<\/td>\r\n<td>Ko-spezifische kolloidale Kiesels\u00e4ureformulierung<\/td>\r\n<td>Mittelharter oder gestapelter Verbundstoff<\/td>\r\n<\/tr>\r\n<tr>\r\n<td>MOL ILD-Planarisierung<\/td>\r\n<td>SiO\u2082, SiOC<\/td>\r\n<td>Geringer Abtrieb zum Schutz des darunter liegenden FinFET<\/td>\r\n<td>Verd\u00fcnnte G\u00fclle mit niedrigem MRR-Wert<\/td>\r\n<td>Weich bis mittel; reduzierter Anpressdruck<\/td>\r\n<\/tr>\r\n<\/tbody>\r\n<\/table>\r\n<\/div>\r\n<p>Die Einf\u00fchrung von Kobalt als Kontaktmetall bei 7 nm (anstelle von Wolfram f\u00fcr die fortschrittlichsten Kontakte) war eine der bedeutendsten Ver\u00e4nderungen in der CMP-Chemie in der FinFET-\u00c4ra. Die geringere H\u00e4rte von Kobalt und seine Empfindlichkeit gegen\u00fcber galvanischer Korrosion erforderten v\u00f6llig neue Slurry-Formulierungen. Eine ausf\u00fchrliche Behandlung der CMP-Chemie von Kobalt finden Sie in Abschnitt 4 dieses Artikels und in der breiteren Diskussion \u00fcber die Slurry-Chemie in unserem <a href=\"https:\/\/jeez-semicon.com\/de\/blog\/CMP-Slurry-Types-Applications-Selection-Guide\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener noreferrer\">CMP-Slurry-Typen, Anwendungen und Auswahlhilfe<\/a>.<\/p>\r\n<\/section>\r\n<hr class=\"jz-divider\" \/>\r\n<section id=\"gaa\">\r\n<h2>3. Gate-All-Around (GAA) und CMP bei 3 nm und darunter<\/h2>\r\n<p>Gate-All-Around (GAA)-Nanoblechtransistoren, die derzeit bei TSMC (N3), Samsung (3GAE) und Intel Foundry (18A) in Serienproduktion gehen, stellen die komplexeste Transistorgeometrie in der Geschichte der Halbleiterindustrie dar. Bei GAA sind horizontale Silizium- oder SiGe-Nanobleche (typischerweise 4-8 nm dick, vertikal in Gruppen von 2-4 gestapelt) auf allen vier Seiten vollst\u00e4ndig vom Gate-Dielektrikum und Metall umgeben. Dies erm\u00f6glicht eine hervorragende elektrostatische Kontrolle, erfordert jedoch eine au\u00dferordentliche Pr\u00e4zision bei den CMP-Schritten, die diese Strukturen freilegen, isolieren und planarisieren.<\/p>\r\n<h3>Nanosheet Reveal CMP: Der anspruchsvollste Planarit\u00e4tsschritt in der Halbleiterfertigung<\/h3>\r\n<p>Bei der Nanoblattentfernung wird die zwischen den GAA-Zellreihen abgeschiedene SiO\u2082- oder SiOC-Isolationsf\u00fcllung entfernt und auf der obersten Nanoblattoberfl\u00e4che mit einer angestrebten Restschichtdickentoleranz von \u00b11-2 nm auf dem gesamten 300-mm-Wafer gestoppt. Um dies zu erreichen, ist Folgendes erforderlich:<\/p>\r\n<ul>\r\n<li>Nano-Keroxid-Aufschl\u00e4mmung mit D99-Partikelgr\u00f6\u00dfe unter 100 nm zur Minimierung der Oberfl\u00e4chenbesch\u00e4digung von Nanobl\u00e4ttern<\/li>\r\n<li>Extrem hohe SiO\u2082:Si\u2083N\u2084- und SiO\u2082:SiGe-Selektivit\u00e4t zur Erhaltung der obersten Nanoblechoberfl\u00e4che und des Seitenwandspacers<\/li>\r\n<li>Enge MRR-Gleichm\u00e4\u00dfigkeit innerhalb des Wafers (&lt;1,5% 1\u03c3), um sicherzustellen, dass keine Nanoblatt-Oberfl\u00e4che \u00fcberpoliert wird, w\u00e4hrend R\u00fcckst\u00e4nde auf der gegen\u00fcberliegenden Seite des Wafers verbleiben<\/li>\r\n<li>Optische Endpunkterkennung in Echtzeit mit Sub-nm-Empfindlichkeit, um den CMP-Schritt zu stoppen, bevor das Toleranzbudget ausgesch\u00f6pft ist<\/li>\r\n<\/ul>\r\n<div class=\"jz-hl\">\r\n<p>Das Padsystem f\u00fcr GAA-CMP-Schritte muss ein Gleichgewicht zwischen Planarisierungseffizienz (um die nach dem \u00c4tzen und der Abscheidung verbleibende erhebliche Topografie aufzul\u00f6sen) und mechanischer Sanftheit (um zerst\u00f6rerische seitliche Belastung der fragilen Nanoblattstapel zu vermeiden) herstellen. Gestapelte Verbundpads mit sorgf\u00e4ltig ausgew\u00e4hlter Sub-Pad-Kompressibilit\u00e4t sind die bevorzugte Konfiguration, kombiniert mit einer Mehrzonen-Tr\u00e4gerkopfdruckanpassung, um radiale Ungleichm\u00e4\u00dfigkeiten in der Nanoblatth\u00f6he zu kompensieren.<\/p>\r\n<\/div>\r\n<\/section>\r\n<hr class=\"jz-divider\" \/>\r\n<section id=\"cobalt\">\r\n<h2>4. CMP mit Kobalt: Chemie, Herausforderungen und Defektkontrolle<\/h2>\r\n<p>Kobalt hat sich als bevorzugtes Kontakt- und lokales Verbindungsmetall f\u00fcr fortschrittliche Logikknoten bei 7 nm und darunter herauskristallisiert und ersetzt Wolfram f\u00fcr die anspruchsvollsten Anwendungen aufgrund seines geringeren spezifischen Widerstandes bei Strukturgr\u00f6\u00dfen unter 20 nm. Die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Kobalt schaffen jedoch eine ganz andere und wesentlich schwierigere CMP-Umgebung als Wolfram.<\/p>\r\n<h3>Warum Kobalt CMP h\u00e4rter ist als Wolfram CMP<\/h3>\r\n<ul>\r\n<li><strong>Kobalt ist viel weicher als Wolfram<\/strong> (Vickersh\u00e4rte ~1.000 MPa f\u00fcr Co im Vergleich zu ~3.430 MPa f\u00fcr W), was bedeutet, dass abrasive Kontaktkr\u00e4fte, die bei W CMP \u00fcblich sind, auf Kobaltoberfl\u00e4chen Sch\u00fcsselungen oder Kratzer erzeugen k\u00f6nnen.<\/li>\r\n<li><strong>Kobalt ist anf\u00e4llig f\u00fcr galvanische Korrosion<\/strong> an Grenzfl\u00e4chen mit unterschiedlichen Metallen (insbesondere TiN-Barrieremetall). Bei Vorhandensein eines oxidierenden Schlamms k\u00f6nnen elektrochemische Potenzialunterschiede zwischen Co und TiN zu einer anodischen Aufl\u00f6sung von Kobalt am Kontaktrand f\u00fchren, wodurch Lochfra\u00dfdefekte entstehen, die bei einer standardm\u00e4\u00dfigen optischen Pr\u00fcfung nicht erkennbar sind, aber den Kontaktwiderstand und die Zuverl\u00e4ssigkeit beeintr\u00e4chtigen.<\/li>\r\n<li><strong>Kontamination durch Kobaltionen<\/strong> (Co\u00b2\u207a, Co\u00b3\u207a), das von der polierten Oberfl\u00e4che in das Schlammbad ausgelaugt wird, ist eine Quelle der Metallverunreinigung auf der Wafer-Oberfl\u00e4che, wenn es nicht durch eine Nach-CMP-Reinigung entfernt wird. Co ist eine Tiefenfalle in Silizium und kann ernsthafte Leckagen verursachen, wenn es auf Transistorebene vorhanden ist.<\/li>\r\n<\/ul>\r\n<h3>Cobalt CMP Slurry Design Prinzipien<\/h3>\r\n<p>F\u00fcr eine wirksame Formulierung von Kobalt-CMP-Schl\u00e4mmen m\u00fcssen drei konkurrierende Anforderungen miteinander in Einklang gebracht werden: ausreichende Oxidation der Kobaltoberfl\u00e4che zur Erzeugung einer abtragbaren CoO\/Co(OH)\u2082-Schicht (f\u00fcr eine angemessene MRR), Korrosionshemmung an der galvanischen Co\/TiN-Grenzfl\u00e4che (zur Vermeidung von Lochfra\u00df) und Komplexierung gel\u00f6ster Kobaltionen (zur Vermeidung einer erneuten Ablagerung). Die typische L\u00f6sung ist:<\/p>\r\n<ul>\r\n<li>Mildes Oxidationsmittel (H\u2082O\u2082 bei 0,5-2 Gew.-TTP3T oder Periodat bei niedriger Konzentration) - moderat genug, um Co-Oxid zu bilden, ohne die Korrosion voranzutreiben<\/li>\r\n<li>Kobalt-spezifische Korrosionsinhibitoren (Imidazole, Benzotriazol-Derivate oder propriet\u00e4re heterozyklische Verbindungen), die bevorzugt an Co-Oberfl\u00e4chen in Kontakt mit TiN adsorbieren<\/li>\r\n<li>Organische S\u00e4urekomplexbildner (Zitronens\u00e4ure, Apfels\u00e4ure) zur Aufl\u00f6sung von Co-Ionen und zur Verhinderung einer erneuten Ablagerung<\/li>\r\n<li>Kolloidales Siliziumdioxid mit sehr geringem Defekt (20-50 nm, D99 &lt;150 nm) als Schleifmittel, betrieben bei pH 4-7<\/li>\r\n<\/ul>\r\n<\/section>\r\n<hr class=\"jz-divider\" \/>\r\n<section id=\"ruthenium\">\r\n<h2>5. Ruthenium CMP: Die aufstrebende Grenze<\/h2>\r\n<p>Ruthenium (Ru) gilt als das Metall der n\u00e4chsten Generation f\u00fcr Kontakte, lokale Verbindungen und Gate-F\u00fcllung bei Knotenpunkten unter 5 nm. Zu seinen Vorteilen gegen\u00fcber Kobalt geh\u00f6ren ein geringerer spezifischer Widerstand bei Nanometer-Dimensionen, eine bessere thermische Stabilit\u00e4t (Schmelzpunkt von Ru: 2.334 \u00b0C gegen\u00fcber 1.495 \u00b0C bei Co) und eine bessere Kompatibilit\u00e4t mit High-k-Gate-Dielektrika. Mehrere f\u00fchrende Gie\u00dfereien haben Metallisierungsverfahren auf Ru-Basis f\u00fcr ihre 2-nm- und dar\u00fcber hinausgehenden Prozessgenerationen bekannt gegeben.<\/p>\r\n<h3>Die Herausforderung der chemischen Tr\u00e4gheit von Ruthenium<\/h3>\r\n<p>Ruthenium ist unter den meisten w\u00e4ssrigen Bedingungen thermodynamisch edel - viel edler als Kupfer oder Kobalt. Diese chemische Inertheit, die f\u00fcr die Zuverl\u00e4ssigkeit der Ger\u00e4te von Vorteil ist, stellt ein erhebliches Hindernis f\u00fcr die CMP dar, bei der die chemische Reaktivit\u00e4t der Zieloberfl\u00e4che eine Voraussetzung f\u00fcr eine effektive Materialabtragung ist. Standard-CMP-Schl\u00e4mme f\u00fcr Kupfer und Kobalt (auf H\u2082O\u2082-Basis, m\u00e4\u00dfig sauer) erzielen auf Ru-Oberfl\u00e4chen eine vernachl\u00e4ssigbare MRR.<\/p>\r\n<p>Eine wirksame Ru-Oxidation erfordert entweder sehr starke Oxidationsmittel bei niedrigem pH-Wert (Periodat, Bromat oder Ce\u2074\u207a-Spezies bei pH 1-3) oder elektrochemische Unterst\u00fctzung. Das prim\u00e4re Oxidationsprodukt, RuO\u2084 (Rutheniumtetroxid), ist eine fl\u00fcchtige, giftige Verbindung, die sich bei hohen Oxidationsmittelkonzentrationen und -temperaturen bilden kann und sowohl die Prozesssicherheit als auch die Kontamination gef\u00e4hrdet. Die Beherrschung des Risikos der RuO\u2084-Bildung bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer angemessenen Ru-MRR ist die zentrale Herausforderung bei der Entwicklung der Ru-CMP-Chemie.<\/p>\r\n<p>Ab April 2026 wird die Ru-CMP-Chemie aktiv von der Labordemonstration zur Prozessqualifizierung in f\u00fchrenden Fabriken \u00fcbergehen. JEEZ engagiert sich in der Forschung und Entwicklung von Ru-Slurry und begr\u00fc\u00dft Entwicklungspartnerschaften mit Fabriken, die an der Integration von Ru arbeiten. <a href=\"https:\/\/jeez-semicon.com\/de\/contact\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener noreferrer\">Kontaktieren Sie uns, um Ihre Anforderungen zu besprechen.<\/a><\/p>\r\n<\/section>\r\n<hr class=\"jz-divider\" \/>\r\n<section id=\"molybdenum\">\r\n<h2>6. Molybd\u00e4n CMP f\u00fcr GAA Gate Fill<\/h2>\r\n<p>Molybd\u00e4n (Mo) st\u00f6\u00dft auf gro\u00dfes Interesse als alternative Metallf\u00fcllung f\u00fcr GAA-Transistorgates, da es aufgrund seiner Arbeitsfunktion nahe der mittleren L\u00fccke, seiner guten thermischen Stabilit\u00e4t und seines geringeren Gate-Widerstands im Vergleich zu Wolfram bei kleinen Abmessungen wettbewerbsf\u00e4hig ist. Intel hat die Mo-Gate-F\u00fcllung in seinem 18A-Prozess offengelegt; andere Foundries evaluieren sie f\u00fcr Generationen unter 2 nm.<\/p>\r\n<p>Die CMP-Chemie f\u00fcr Molybd\u00e4n unterscheidet sich deutlich von anderen CMP-Anwendungen f\u00fcr Metalle. Molybd\u00e4noxid (MoO\u2083) l\u00f6st sich leicht in alkalischer L\u00f6sung (unter Bildung von MoO\u2084\u00b2-), was zu einer ungew\u00f6hnlichen Situation f\u00fchrt: Eine stark alkalische Aufschl\u00e4mmung kann eine hohe Mo-MRR allein durch chemische Aufl\u00f6sung erreichen, ohne dass eine aggressive Abrasion erforderlich ist. Dieselbe L\u00f6slichkeit f\u00fchrt jedoch bei breiten Mo-Merkmalen zu einem Risiko des Sch\u00fcsselns, wenn die chemische \u00c4tzrate nicht sorgf\u00e4ltig durch oberfl\u00e4chenblockierende Zus\u00e4tze kontrolliert wird.<\/p>\r\n<p>Saure oxidierende Aufschl\u00e4mmungen (pH 2-4 mit Peroxydisulfat oder Periodat) k\u00f6nnen ebenfalls f\u00fcr Mo-CMP verwendet werden, wobei Mo in MoO\u2082 oder MoO\u2083-Oberfl\u00e4chenschichten umgewandelt wird, die mechanisch entfernt werden k\u00f6nnen. Die Wahl zwischen alkalischer Aufl\u00f6sung und saurer Oxidationschemie h\u00e4ngt von den spezifischen Selektivit\u00e4tsanforderungen des Gatestapels ab - insbesondere von der Notwendigkeit, das High-k-Gate-Dielektrikum sauber zu beenden, ohne es zu verd\u00fcnnen.<\/p>\r\n<\/section>\r\n<hr class=\"jz-divider\" \/>\r\n<section id=\"lowk\">\r\n<h2>7. Ultra-niedrig-k-dielektrische CMP: Mechanische Zerbrechlichkeit und Selektivit\u00e4t<\/h2>\r\n<p>Die fortschreitende Verringerung der Dielektrizit\u00e4tskonstante (k), die zur Verringerung der RC-Verz\u00f6gerung in BEOL-Verbindungen erforderlich ist, hat eine Familie von por\u00f6sen dielektrischen Filmen mit ultraniedrigem k-Wert (ULK) hervorgebracht, deren Elastizit\u00e4tsmodul nur 2-5 GPa betr\u00e4gt und deren Bruchz\u00e4higkeit der von Aerogelen nahekommt. Die CMP von Kupfer und Barrieremetallen in diesen fragilen dielektrischen Umgebungen ist einer der technisch anspruchsvollsten Prozesse in der modernen Logikfertigung.<\/p>\r\n<h3>Spezifische Versagensmodi f\u00fcr Ultra-Low-k-CMP<\/h3>\r\n<ul>\r\n<li><strong>Dielektrische Delamination:<\/strong> Die Grenzfl\u00e4che zwischen der ULK-Schicht und dem \u00c4tzstopp (in der Regel SiCN oder SiCO) ist die schw\u00e4chste mechanische Ebene im gesamten Stapel der Leiterplatten. \u00dcberm\u00e4\u00dfige CMP-Abw\u00e4rtskr\u00e4fte oder seitliche Scherspannungen k\u00f6nnen eine Delaminierung der Grenzfl\u00e4che verursachen, die sich seitlich ausbreitet und Hohlr\u00e4ume in der Verbindungsschicht erzeugt.<\/li>\r\n<li><strong>Koh\u00e4siver Bruch innerhalb des Dielektrikums:<\/strong> Bei den por\u00f6sesten ULK-Folien (k &lt; 2,2) kann die Folie selbst unter dem Druck zusammenh\u00e4ngend brechen, so dass eine raue, rissige Oberfl\u00e4che entsteht, die durch eine nachfolgende Verarbeitung nicht wiederhergestellt werden kann.<\/li>\r\n<li><strong>G\u00fclleinfiltration in offene Poren:<\/strong> Wenn die fl\u00fcssige Phase der Aufschl\u00e4mmung das offene Porennetz des ULK-Materials benetzt und in dieses eindringt, kann sie abrasive Partikel und Metallionen in das Innere der Folie tragen, was zu einer Erh\u00f6hung der Dielektrizit\u00e4tskonstante, zu Leckagen und zu einer Verschlechterung der Zuverl\u00e4ssigkeit f\u00fchrt.<\/li>\r\n<\/ul>\r\n<p>Der Standardansatz zur Schadensbegrenzung bei ULK CMP kombiniert Prozessbedingungen mit geringem Abw\u00e4rtsdruck (typischerweise &lt;1,5 psi Waferdruck), weiche Polierpads mit niedrigem Modul und Slurry-Formulierungen mit geringer Schleifmittelkonzentration und Tensidsystemen, die das Eindringen des Slurrys in offene Poren reduzieren. Diese Einschr\u00e4nkungen schr\u00e4nken die verf\u00fcgbare MRR stark ein und erfordern eine sorgf\u00e4ltige Endpunktkontrolle, um die reduzierte Prozessmarge zu kompensieren.<\/p>\r\n<\/section>\r\n<hr class=\"jz-divider\" \/>\r\n<section id=\"3dnand\">\r\n<h2>8. CMP f\u00fcr 3D-NAND: Hohe Aspect Ratio und Multi-Layer-Anforderungen<\/h2>\r\n<p>3D-NAND-Flash-Speicher, bei denen die Speicherzellen vertikal in Schichten von 96 Lagen (Jahrgang 2019) bis zu 300+ Lagen (f\u00fchrende Produkte im Jahr 2026) gestapelt werden, erfordern CMP an mehreren Punkten in der Herstellungssequenz. Zu den anspruchsvollsten CMP-Schritten bei 3D-NAND geh\u00f6ren die Planarisierung des alternierenden Oxid-Nitrid- (ON) oder Oxid-Polysilizium-Stapels nach jeder Schichtabscheidung und die Entfernung von Wolfram- oder Molybd\u00e4n-Wordline-F\u00fcllmaterial nach dem Gate-Ersetzungsprozess.<\/p>\r\n<div class=\"jz-hl\">\r\n<p>Die extremen Seitenverh\u00e4ltnisse von 3D-NAND-Strukturen (Kanalbohrungen mit einem Seitenverh\u00e4ltnis von mehr als 60:1 bei Spitzenger\u00e4ten) schaffen einzigartige CMP-Randbedingungen. Die Druckverteilung beim Polieren an der Oberseite der Struktur unterscheidet sich von der an der Peripherie, und das Eindringen des Slurrys in die L\u00f6cher mit hohem Aspektverh\u00e4ltnis w\u00e4hrend des Polierens kann abrasive Partikel mit sich bringen, die sp\u00e4ter zu R\u00fcckst\u00e4nden werden. CMP-Slurry-Formulierungen f\u00fcr 3D-NAND werden mit Partikelgr\u00f6\u00dfenverteilungen und Tensidpaketen entwickelt, die speziell darauf ausgelegt sind, das Eindringen in Merkmale mit hohem Aspektverh\u00e4ltnis zu minimieren.<\/p>\r\n<\/div>\r\n<\/section>\r\n<hr class=\"jz-divider\" \/>\r\n<section id=\"3dic\">\r\n<h2>9. 3D-IC und Hybridbonden: Die Herausforderung der Sub-Nanometer-Rauigkeit<\/h2>\r\n<p>Das Hybridbonden ist die Grundlagentechnologie f\u00fcr die 3D-IC-Integration mit h\u00f6chster Dichte, die bei High-Bandwidth-Memory (HBM), CMOS-Bildsensoren (CIS) und fortschrittlichem Logic-on-Logic-Stacking eingesetzt wird. Beim Hybridbonden werden zwei Wafer durch direkten Kontakt von Dielektrikum zu Dielektrikum (SiO\u2082- oder SiCN-Bondfl\u00e4chen) und Cu-zu-Cu-Metallpad-Kontakt ohne Klebstoff- oder Lotzwischenschicht verbunden. Die Verbindung entsteht durch Oberfl\u00e4chenchemie und thermische Aktivierung, und ihre Qualit\u00e4t h\u00e4ngt entscheidend von der Ebenheit und Rauheit der beiden Bondfl\u00e4chen ab.<\/p>\r\n<h3>CMP-Spezifikationen f\u00fcr die Vorbereitung von Hybridbindungsschichten<\/h3>\r\n<div class=\"jz-table-wrap\">\r\n<table class=\"jz-table\">\r\n<thead>\r\n<tr>\r\n<th>Parameter<\/th>\r\n<th>Hybrides Bindungsziel<\/th>\r\n<th>Konventionelles BEOL CMP-Ziel<\/th>\r\n<th>Verh\u00e4ltnis (Hybrid\/Konventionell)<\/th>\r\n<\/tr>\r\n<\/thead>\r\n<tbody>\r\n<tr>\r\n<td>Oberfl\u00e4chenrauhigkeit Ra<\/td>\r\n<td>&lt;0,3 nm<\/td>\r\n<td>&lt;1-2 nm<\/td>\r\n<td>5-7\u00d7 fester<\/td>\r\n<\/tr>\r\n<tr>\r\n<td>Anzahl der Oberfl\u00e4chenpartikel (&gt;50 nm)<\/td>\r\n<td>&lt;10 pro Wafer<\/td>\r\n<td>&lt;50-100 pro Wafer<\/td>\r\n<td>5-10\u00d7 fester<\/td>\r\n<\/tr>\r\n<tr>\r\n<td>Kupfersch\u00e4len<\/td>\r\n<td>&lt;5 nm<\/td>\r\n<td>&lt;20-30 nm<\/td>\r\n<td>4-6\u00d7 fester<\/td>\r\n<\/tr>\r\n<tr>\r\n<td>Dielektrische Stufenh\u00f6he<\/td>\r\n<td>&lt;3 nm<\/td>\r\n<td>&lt;10-20 nm<\/td>\r\n<td>3-7\u00d7 fester<\/td>\r\n<\/tr>\r\n<tr>\r\n<td>Post-CMP-Metallkontamination<\/td>\r\n<td>&lt;1\u00d710\u00b9\u2070 Atome\/cm\u00b2<\/td>\r\n<td>&lt;1\u00d710\u00b9\u00b9 Atome\/cm\u00b2<\/td>\r\n<td>10\u00d7 fester<\/td>\r\n<\/tr>\r\n<\/tbody>\r\n<\/table>\r\n<\/div>\r\n<p>Um diese Spezifikationen zu erf\u00fcllen, sind hochreine kolloidale Kiesels\u00e4ure-Slurries mit Konzentrationen von weniger als 2 wt% erforderlich, die mit weichen Polierpads kombiniert werden, die mit extrem niedrigem Anpressdruck (&lt;1 psi) arbeiten. Eine ausgedehnte mehrstufige Reinigung nach dem CMP - in der Regel einschlie\u00dflich SC1 (APM), DHF und Megaschallsp\u00fclung - ist zwingend erforderlich, um die Zielvorgaben f\u00fcr Oberfl\u00e4chenpartikel und Metallverunreinigungen zu erreichen.<\/p>\r\n<p>Eine Anleitung zur Auswahl der G\u00fclle f\u00fcr diese Anwendung finden Sie in unserem Artikel \u00fcber <a href=\"https:\/\/jeez-semicon.com\/de\/blog\/CMP-Abrasives-Ceria-vs-Silica-vs-Alumina\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener noreferrer\">CMP-Schleifmittel: Ceroxid vs. Kieselerde vs. Tonerde<\/a>, insbesondere der Abschnitt \u00fcber kolloidales Siliziumdioxid, der die hochreinen Varianten f\u00fcr die Verklebung umfasst.<\/p>\r\n<\/section>\r\n<hr class=\"jz-divider\" \/>\r\n<section id=\"roadmap\">\r\n<h2>10. CMP-Fahrplan f\u00fcr Materialien: 2026 bis 2030<\/h2>\r\n<div class=\"jz-timeline\">\r\n<div class=\"jz-tl-item\">\r\n<div class=\"jz-tl-dot\">\u00a0<\/div>\r\n<div class=\"jz-tl-body\"><strong>2026: Reifung von Ru- und Mo-Schl\u00e4mmen<\/strong> Kommerzielle Ru- und Mo-CMP-Slurry-Produkte, die von der Qualifizierung bis zum ersten Produktionseinsatz in f\u00fchrenden Fabriken \u00fcbergehen; Co-Slurry-Produkte der zweiten Generation mit verbessertem galvanischem Korrosionsschutz, die in die Gro\u00dfserienproduktion gehen.<\/div>\r\n<\/div>\r\n<div class=\"jz-tl-item\">\r\n<div class=\"jz-tl-dot\">\u00a0<\/div>\r\n<div class=\"jz-tl-body\"><strong>2027: GAA-Nanoblech offenbart CMP-Normung<\/strong> Prozessrezepte f\u00fcr 3 nm- und 2 nm-Nanobl\u00e4tter zeigen, dass die CMP bei TSMC, Samsung und Intel Foundry standardisiert ist; Nano-Keroxid mit Mn-Dotierung oder Kern-Schale-Morphologie wird zum Schleifmittel der Wahl f\u00fcr diese Anwendung.<\/div>\r\n<\/div>\r\n<div class=\"jz-tl-item\">\r\n<div class=\"jz-tl-dot\">\u00a0<\/div>\r\n<div class=\"jz-tl-body\"><strong>2028: R\u00fcckseitige Energieversorgung CMP<\/strong> Die Backside-Power-Rail-Architektur (BSPDN) erfordert neue CMP-Schritte f\u00fcr die Ausd\u00fcnnung des Wafers, die Freilegung von Durchkontaktierungen und die Planarisierung der R\u00fcckseitenmetallisierung; es werden Silizium-Ausd\u00fcnnungsschl\u00e4mme und neue Pad-Systeme eingef\u00fchrt, die f\u00fcr die Handhabung ausged\u00fcnnter Wafer optimiert sind.<\/div>\r\n<\/div>\r\n<div class=\"jz-tl-item\">\r\n<div class=\"jz-tl-dot\">\u00a0<\/div>\r\n<div class=\"jz-tl-body\"><strong>2029-2030: 1,4 nm und 2D-Materialintegration<\/strong> Erste CMP-Herausforderungen f\u00fcr 2D-Halbleiterkan\u00e4le (MoS\u2082, WSe\u2082) in Forschungsumgebungen; Entwicklung der CMP f\u00fcr Graphen-Diffusionsbarrieren; m\u00f6gliche Einf\u00fchrung der elektrochemischen CMP (ECMP) zur Kontrolle der Abtragsrate im Sub-nm-Bereich bei diesen extremen Geometrien.<\/div>\r\n<\/div>\r\n<\/div>\r\n<\/section>\r\n<hr class=\"jz-divider\" \/>\r\n<section id=\"faq\">\r\n<h2>11. FAQ<\/h2>\r\n<h3>Was ist der Unterschied zwischen CMP-Anforderungen bei 7 nm und 3 nm?<\/h3>\r\n<p>Mit dem 7-nm-Knoten wurden vor allem Kobaltkontakte und strengere Selektivit\u00e4tsanforderungen f\u00fcr STI und ILD CMP eingef\u00fchrt. Bei 3 nm (GAA-Architektur) steigen die Herausforderungen dramatisch an: Die CMP muss nun Nanobleche mit einer vertikalen Pr\u00e4zision von weniger als 2 nm, Gate-F\u00fcllungen mit neuartigen Metallen (Ru oder Mo) und ultra-niedrige dielektrische Umgebungen mit Elastizit\u00e4tsmoduln unter 5 GPa verarbeiten. Auch die Anzahl der CMP-Schritte nimmt zwischen 7 nm und 3 nm um etwa 30-40% zu, was die Auswirkungen der Leistungsunterschiede pro Schritt auf Kosten und Ertrag noch verst\u00e4rkt.<\/p>\r\n<h3>K\u00f6nnen Standard-CMP-Schl\u00e4mme f\u00fcr Kobalt und Ruthenium verwendet werden?<\/h3>\r\n<p>Nein. Standard-CMP-Schl\u00e4mme aus Kupfer oder Wolfram sind nicht f\u00fcr Kobalt oder Ruthenium geeignet. Kobalt erfordert speziell formulierte Schl\u00e4mme mit kobaltspezifischen Korrosionsinhibitoren und milden Oxidationsmitteln, die das galvanische Korrosionsrisiko an Co\/TiN-Grenzfl\u00e4chen ausgleichen. Ruthenium erfordert stark oxidierende saure Chemikalien (auf Periodat- oder Ce\u2074\u207a-Basis), die sich von allen anderen kommerziellen CMP-Anwendungen v\u00f6llig unterscheiden. Die Verwendung der falschen Slurry-Chemie f\u00fcr diese Metalle birgt das Risiko von schweren Defekten, Verunreinigungen oder der v\u00f6lligen Unf\u00e4higkeit, den Film innerhalb des Prozesszeitbudgets zu entfernen.<\/p>\r\n<h3>Wodurch unterscheidet sich CMP mit hybrider Verklebung von CMP mit Standardkupfer?<\/h3>\r\n<p>Der grundlegende Unterschied liegt in den Anforderungen an die Oberfl\u00e4chenqualit\u00e4t. Die Standard-Kupfer-BEOL-CMP zielt auf ein Dishing &lt;20-30 nm und eine Kratzerzahl im Dutzendbereich pro Wafer ab. Hybrid Bonding CMP muss ein Cu-Dishing unter 5 nm, eine Oberfl\u00e4chenrauheit unter 0,3 nm Ra und weniger als 10 Partikel pro Wafer \u00fcber 50 nm erreichen - Spezifikationen, die in jeder Hinsicht 5-10 mal strenger sind als bei konventioneller CMP. Um diese Ziele zu erreichen, sind extrem verd\u00fcnnte Nano-Silica-Slurries, weiche Polierpads mit extrem niedrigem Anpressdruck und mehrstufige Reinigungssequenzen nach der CMP erforderlich, die eher der Waferreinigung als der herk\u00f6mmlichen CMP-Reinigung \u00e4hneln.<\/p>\r\n<h3>Wie viele CMP-Schritte sind f\u00fcr einen 3-nm-Logikwafer erforderlich?<\/h3>\r\n<p>Ein vollst\u00e4ndig bearbeiteter 3-nm-Logikwafer (einschlie\u00dflich FEOL, MOL und BEOL durch die abschlie\u00dfende Metallisierungsschicht) erfordert je nach spezifischem Prozessablauf und Integrationsschema etwa 50-70 CMP-Prozessschritte. Im Vergleich dazu sind es bei 10 nm etwa 30-40 Schritte, bei 28 nm 15-20 Schritte und bei 180 nm weniger als 10 Schritte. Jeder zus\u00e4tzliche CMP-Schritt birgt die Gefahr von Ertragseinbu\u00dfen aufgrund von Defekten, Ungleichm\u00e4\u00dfigkeiten oder Verunreinigungen. Aus diesem Grund sind die Leistungsstandards f\u00fcr CMP-Verbrauchsmaterialien bei fortgeschrittenen Knoten so viel strenger als bei ausgereiften Knoten.<\/p>\r\n<\/section>\r\n<hr class=\"jz-divider\" \/>\r\n<div class=\"jz-tags\"><span class=\"jz-tag\">Erweiterter Knoten CMP<\/span><span class=\"jz-tag\">FinFET CMP<\/span><span class=\"jz-tag\">GAA CMP<\/span> <span class=\"jz-tag\">Kobalt CMP<\/span><span class=\"jz-tag\">Ruthenium CMP<\/span><span class=\"jz-tag\">3D-IC CMP<\/span> <span class=\"jz-tag\">Hybride Bindung<\/span><span class=\"jz-tag\">3D-NAND<\/span><span class=\"jz-tag\">JEEZ<\/span><\/div>\r\n<div class=\"jz-cta\">\r\n<h2>Partnerschaft mit JEEZ bei der Entwicklung von Advanced-Node CMP<\/h2>\r\n<p>JEEZ bietet fortschrittliche CMP-Slurry- und Pad-Produkte an, die f\u00fcr Anwendungen unter 14 nm geeignet sind, einschlie\u00dflich Co-CMP und der Entwicklung neuer Ru-Chemie. Wenden Sie sich an unser Anwendungstechnik-Team f\u00fcr eine technische Beratung.<\/p>\r\n<a class=\"jz-btn\" href=\"https:\/\/jeez-semicon.com\/de\/contact\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener noreferrer\">Besprechen Sie Ihren Bedarf an Advanced Node CMP<\/a> <a class=\"jz-btn-sec\" href=\"https:\/\/jeez-semicon.com\/de\/blog\/What-Are-CMP-Materials-Complete-Guide\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener noreferrer\">\u2190 Vollst\u00e4ndiger Leitfaden f\u00fcr CMP-Materialien<\/a><\/div>\r\n<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>JEEZ Technical Guide - Advanced Node CMP Ein umfassender technischer Leitfaden zu den Anforderungen an CMP-Verbrauchsmaterialien f\u00fcr FinFET-, Gate-All-Around-, 3D-NAND- und 3D-IC-Architekturen - unter Ber\u00fccksichtigung neuartiger Metallchemien, Ultra-Low-k-Herausforderungen, ...<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":1954,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[9,59],"tags":[],"class_list":["post-1929","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-blog","category-industry"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/jeez-semicon.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1929","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/jeez-semicon.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/jeez-semicon.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/jeez-semicon.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/jeez-semicon.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1929"}],"version-history":[{"count":4,"href":"https:\/\/jeez-semicon.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1929\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":1962,"href":"https:\/\/jeez-semicon.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1929\/revisions\/1962"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/jeez-semicon.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/1954"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/jeez-semicon.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1929"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/jeez-semicon.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1929"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/jeez-semicon.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1929"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}