Lodos CMP: Tipos, aplicaciones y guía de selección
Una referencia completa de ingeniería para la selección, cualificación y optimización de lodos de planarización químico-mecánica, desde óxidos de CTI hasta productos químicos avanzados de cobre, tungsteno, cobalto y metales de próxima generación.
1. Qué es el lodo CMP y por qué es importante?
La lechada CMP es el medio químico-mecánico líquido que hace posible la planarización de obleas semiconductoras. Se trata de una suspensión coloidal acuosa cuidadosamente diseñada que se introduce entre la almohadilla de pulido giratoria y la superficie de la oblea durante el proceso de planarización químico-mecánica (CMP). A diferencia de un simple pulido abrasivo, la lechada CMP combina dos mecanismos simultáneos: ablandamiento químico de la superficie de la oblea mediante química reactiva, y eliminación mecánica de material mediante el contacto de partículas abrasivas y las fuerzas de cizallamiento hidrodinámicas.
Este mecanismo de doble acción es lo que confiere al CMP su capacidad única para lograr tanto una planaridad global como una alta selectividad, eliminando material de las regiones elevadas y dejando prácticamente intactas las zonas rebajadas. Ningún otro proceso a nivel de oblea ofrece esta combinación de capacidades, lo que convierte a la lechada CMP en uno de los consumibles técnicamente más complejos en la fabricación de semiconductores.
El rendimiento de un lodo CMP viene definido por un conjunto multidimensional de especificaciones que deben cumplirse simultáneamente. Un lodo que alcanza una elevada tasa de eliminación de material (MRR) pero produce un número inaceptable de arañazos no es comercialmente viable. Del mismo modo, un lodo con un excelente comportamiento frente a los defectos pero una selectividad inadecuada provocará la erosión de las películas circundantes. El principal reto de la selección de lechadas y la optimización del proceso consiste en superar estas disyuntivas.
2. Anatomía de un lodo CMP: Explicación de los componentes clave
Todas las formulaciones de lechada CMP, independientemente de su aplicación, se construyen a partir de las mismas clases de ingredientes fundamentales. Entender qué hace cada componente -y cómo interactúa con los demás- es esencial para solucionar problemas de rendimiento y para tomar decisiones informadas al evaluar productos de la competencia.
Partículas abrasivas
- El agente de corte mecánico; responsable de la eliminación física del material.
- Tipos más comunes: ceria (CeO₂), sílice coloidal (SiO₂), alúmina (Al₂O₃).
- El tamaño de las partículas suele ser de 20-150 nm; la anchura de distribución (PDI) está estrechamente controlada
- Concentración normalmente 0,5-10 wt%; mayor concentración ≠ siempre mayor MRR.
- La carga superficial (potencial zeta) rige la estabilidad coloidal y la interacción de las almohadillas
Agentes oxidantes
- Reaccionar con la superficie de la película metálica o dieléctrica para formar una capa oxidada más blanda.
- H₂O₂ (peróxido de hidrógeno): estándar para Cu CMP; térmicamente inestable por encima de 40 °C.
- KIO₃, Fe(NO₃)₃: utilizado en algunas formulaciones de lodos de wolframio.
- La concentración debe controlarse estrictamente: una concentración demasiado alta provoca una corrosión excesiva.
- Se añade en el punto de uso (POU) en algunos sistemas de purines para maximizar la estabilidad
Agentes complejantes / quelantes
- Formar complejos metálicos solubles para evitar la redeposición del material eliminado.
- Ácido cítrico, glicina, aminoácidos comúnmente utilizados para el cobre CMP
- EDTA y similares para el secuestro de iones de metales pesados
- La concentración y el pH determinan la eficacia de la complejación
- Debe ser compatible con la química de limpieza post-CMP para garantizar una eliminación completa.
Inhibidores de la corrosión
- Forma una fina película protectora sobre las superficies metálicas para controlar el sobregrabado y el ataque galvánico.
- BTA (benzotriazol): estándar industrial para la pasivación de cobre CMP
- TTZ (toliltriazol), derivados del imidazol utilizados para el cobalto y los metales de barrera
- La concentración debe equilibrar la protección frente a la supresión de MRR
- La cinética de formación de la película debe coincidir con el tiempo de contacto entre la almohadilla y la oblea
Sistema tampón de pH
- Mantiene el pH estable durante toda la vida útil del baño de lodo y la permanencia en la herramienta.
- Intervalo de pH: 2-4 (ácido, W/Co), 7-9 (neutro/alcalino, óxido/Cu), 10-12 (alcalino, STI)
- Las desviaciones de pH de ±0,5 pueden provocar cambios significativos en la MRR y en la selectividad.
- Amoníaco, KOH, HNO₃, ácido cítrico comúnmente utilizados como ajustadores.
Tensioactivos y dispersantes
- Mantienen la estabilidad coloidal evitando la aglomeración de partículas
- Tipos aniónicos, catiónicos y no iónicos seleccionados en función del pH de los purines.
- Los tensioactivos anfifílicos también ayudan a humedecer la superficie de la almohadilla para una distribución uniforme del purín
- El exceso de tensioactivo puede reducir la MRR al interferir con el contacto abrasivo-superficie.
- Debe poder eliminarse en la limpieza posterior al CMP sin dejar residuos orgánicos
3. Tipos de CMP Slurry por aplicación
Las lechadas CMP no son intercambiables. Cada aplicación -definida por la película objetivo, la capa de tope subyacente, la arquitectura del dispositivo y los requisitos de rendimiento- exige una composición química de la pasta específica. La siguiente tabla proporciona un mapa de referencia completo de los tipos de lechada utilizados en la fabricación moderna de semiconductores.
| Categoría de lodos | Película objetivo | Capa de parada | Abrasivo | Rango de pH | Requisito clave de selectividad |
|---|---|---|---|---|---|
| Óxido STI | SiO₂ (HDP, TEOS) | Si₃N₄ | Ceria | 5-9 | SiO₂:SiN > 100:1 |
| Planarización ILD | SiO₂, FSG, USG | Ninguno (cronometrado) | Ceria o sílice | 7-10 | Velocidad de eliminación uniforme |
| Dieléctrico premetal | BPSG, PSG | Si, poli-Si | Sílice | 8-11 | SiO₂:Si > 50:1 |
| Cobre a granel (Paso 1) | Cu | Barrera metálica | Sílice coloidal | 4-8 | Cu:barrera > 50:1 |
| Eliminación de barreras (Paso 2) | Ta/TaN, TiN, Co, Ru | SiO₂ | Sílice coloidal | 5-9 | Barrera:óxido ≈ 1:1-5:1 |
| Tungsteno mediante | W | TiN, SiO₂ | Alúmina o sílice | 2-5 | W:TiN > 20:1 |
| Contacto de cobalto | Co | TiN, dieléctrico | Sílice coloidal | 4-7 | Co:dieléctrico 5:1-20:1 |
| Polisilicio | Poli-Si | SiO₂, SiN | Sílice coloidal | 9-12 | Poli-Si:SiO₂ sintonizable |
| Poly superficial / puerta | Poli-Si (delgada) | Dieléctrico de alta k | Sílice coloidal diluida | 9-11 | Requisito de daño ultrabajo |
| Rutenio | Ru | Dieléctrico | Sílice coloidal + oxidante | 3-6 | Emergente; maduración de la química |
| Unión híbrida | SiO₂, SiCN | Ninguno (superficie final) | Sílice ultrapura | 7-9 | Se requiere un Ra inferior a 0,3 nm |
4. Inmersión profunda en óxido y lodos STI
El CMP de óxido, y en particular la planarización del aislamiento de zanjas poco profundas (STI), representa el mayor segmento de aplicación de la pasta CMP por volumen. El STI es el proceso que define las regiones de aislamiento entre transistores vecinos y se realiza al principio de la secuencia FEOL. Los requisitos de rendimiento son severos: El SiO₂ debe eliminarse con rapidez y uniformidad en una oblea de 300 mm, deteniéndose al mismo tiempo con gran precisión y selectividad en la máscara dura de Si₃N₄ subyacente.
Por qué Ceria domina STI CMP
El abrasivo de óxido de cerio (CeO₂) es el material de elección para los lodos STI debido a un fenómeno conocido como la efecto diente químico. A diferencia de la sílice o la alúmina, las partículas de ceria forman enlaces superficiales directos Ce-O-Si con el dióxido de silicio en la interfaz de contacto. Este mecanismo de enlace químico aumenta drásticamente la velocidad de eliminación del SiO₂ en relación con el Si₃N₄, que no participa en esta reacción en el mismo grado. El resultado es una selectividad natural SiO₂:Si₃N₄ que puede superar el 100:1 en condiciones optimizadas, muy por encima de lo que pueden conseguir los lodos a base de sílice.
Ceria STI Slurry Ventajas
- Elevada selectividad intrínseca SiO₂:SiN sin aditivos.
- Excelente eficacia en la reducción de la altura del escalón
- Menor concentración de abrasivo necesaria (0,5-2 wt%) frente a la sílice
- Buena rugosidad superficial post-CMP (<0,15 nm Ra alcanzable)
- Ampliamente cualificado en las plataformas Mirra y Ebara de Applied Materials
Desafíos de los lodos Ceria STI
- Las partículas de cerio son más duras y pueden provocar defectos por microarañazos si se aglomeran
- Sensible a la contaminación iónica - la pureza del baño es crítica
- La cadena de suministro de cerio depende en gran medida de la producción china de tierras raras
- Requiere un cuidadoso control del pH (normalmente 5-8) para una óptima reacción Ce-O-Si
- Mayor coste de la materia prima en comparación con la sílice pirogénica o coloidal
Efectos de la densidad del patrón y WIWNU
Uno de los retos más persistentes en STI CMP es la gestión de la no uniformidad dentro de la oblea (WIWNU) causada por la variación de la densidad del patrón en la matriz y en la oblea. Las áreas con alta densidad de patrones de óxido experimentan una planarización más lenta porque la carga se distribuye a través de un área de contacto mayor (menor presión local). Esta tasa de eliminación dependiente de la densidad conduce a una topografía residual después de CMP - el llamado “efecto de carga de óxido”.”
Las modernas formulaciones de lechada STI abordan este problema mediante aditivos de selectividad -normalmente polímeros aniónicos o aminoácidos- que se adsorben preferentemente en las superficies de Si₃N₄, amplificando la selectividad natural de la ceria y mejorando la respuesta de la lechada a la variación de densidad del patrón. La combinación de estos lodos aditivados con sistemas de almohadillas diseñados para lograr una planarización eficaz es el método estándar para conseguir una topografía residual de <10 nm en toda la oblea de 300 mm.
5. Inmersión profunda en lodos de cobre CMP
El CMP de damasquinado de cobre es un proceso de dos pasos que constituye el caballo de batalla de la fabricación de interconexiones BEOL (back-end-of-line) en todos los nodos lógicos desde 180 nm hasta el borde de ataque. También es una de las aplicaciones CMP más complejas desde el punto de vista químico, ya que implica el pulido simultáneo de varios materiales (cobre, metales de barrera y dieléctrico), cada uno con propiedades mecánicas y químicas muy diferentes.
La secuencia CMP de cobre damasquinado
Eliminación de cobre a granel (lodo de la etapa 1): La lechada de cobre de alta MRR elimina la gruesa sobrecarga de cobre depositada por galvanoplastia. El paso se ejecuta hasta que el metal de barrera queda expuesto en toda la oblea. MRR objetivo: 300-600 nm/min para el cobre, casi cero para la barrera.
Limpieza de la barrera (lechada del paso 2): El metal de barrera (Ta/TaN, TiN o revestimiento de Co) se elimina junto con el cobre residual. El lodo debe eliminar el material de barrera y, al mismo tiempo, minimizar la disgregación del cobre y la erosión por óxido. La selectividad entre barrera, cobre y SiO₂ se equilibra cuidadosamente.
Pulido opcional (almohadilla suave + lechada diluida): Un tercer paso de baja presión con una almohadilla suave elimina las partículas residuales de la barrera y reduce la rugosidad de la superficie para cumplir las especificaciones de defectos. No todos los flujos de proceso incluyen este paso, pero es cada vez más habitual en los nodos por debajo de 14 nm.
Química del cobre CMP: el equilibrio BTA
La química de la lechada CMP de cobre debe conseguir simultáneamente una elevada MRR de cobre y proteger las superficies de cobre empotradas contra el sobregrabado. Esto se consigue mediante la interacción de tres componentes químicos:
- H₂O₂ (oxidante): Convierte el cobre metálico en una capa superficial más blanda de Cu₂O o CuO que se elimina más fácilmente por contacto abrasivo. La concentración de oxidante controla directamente el MRR del cobre, pero si es demasiado alta, provoca rugosidad y picaduras en la superficie de cobre pulido.
- BTA / inhibidores de azoles: Formar una fina película protectora de pasivación Cu-BTA sobre las superficies de cobre. Esta película es eliminada mecánicamente por el abrasivo sólo donde la almohadilla ejerce presión de contacto local (es decir, en los puntos altos). En los elementos de cobre empotrados, la película de BTA permanece intacta, suprimiendo el ataque químico posterior y controlando así el desprendimiento.
- Glicina o ácido cítrico (complejante): Disuelve la capa de cobre químicamente oxidada y forma complejos de Cu solubles que son arrastrados por el flujo de lodo, impidiendo la redeposición.
6. Lodos de tungsteno CMP Deep Dive
El CMP de tungsteno se utiliza para planarizar rellenos de tungsteno en estructuras de contacto y vías. Es una de las aplicaciones de CMP más antiguas y maduras, ya que se introdujo en el nodo de 0,35 µm a principios de la década de 1990. A pesar de su madurez, el CMP de tungsteno sigue siendo exigente desde el punto de vista técnico: el lodo debe alcanzar una elevada W MRR al tiempo que se detiene en la barrera de TiN subyacente y el dieléctrico de SiO₂ sin provocar un pulido excesivo o el receso de los tapones de tungsteno.
Opciones de química de oxidación para W CMP
Lechadas de tungsteno a base de H₂O₂
- Los más utilizados en la producción actual
- Subproductos limpios (sólo H₂O); más fácil de manejar que los sistemas basados en hierro.
- W MRR: 100-300 nm/min en condiciones típicas
- Selectividad moderada a TiN y SiO₂.
- Susceptible a la descomposición del H₂O₂ por contaminación de iones metálicos.
Lechadas de wolframio a base de Fe(NO₃)₃
- Nitrato de hierro(III) como oxidante; históricamente la primera química W CMP
- Mayor MRR que los sistemas de H₂O₂; buen control de la selectividad.
- Riesgo de contaminación por hierro: se requiere una limpieza estricta tras la PCF
- Menos favorecido en lógica avanzada debido a la sensibilidad a la contaminación por Fe.
- Aún se utiliza en algunas aplicaciones de nodos maduros / DRAM
El abrasivo de alúmina es la elección tradicional para el CMP de W, valorado por su dureza y eficacia para eliminar la tenaz capa superficial de WO₃ formada por el oxidante. Sin embargo, la alta dureza de la alúmina también conlleva un mayor riesgo de arañazos, y muchas aplicaciones de vanguardia están cambiando a formulaciones optimizadas de sílice coloidal que pueden lograr una MRR comparable con un rendimiento de defectos significativamente mejor, lo que es especialmente importante a medida que las dimensiones de las vías de tungsteno se reducen por debajo de 20 nm.
7. Lodos de barrera y metálicos avanzados
A medida que la tecnología de semiconductores avanza hacia nodos por debajo de los 10 nm, el CMP debe manejar ahora una gama cada vez más amplia de metales que van más allá del sistema tradicional Cu/W/Ti/Ta. Los lodos de barrera y de nuevos metales representan la frontera de más rápida evolución de la química CMP.
Cobalto (Co) CMP
El cobalto ha sustituido al tungsteno como metal de contacto e interconexión local preferido a 7 nm y menos en varios flujos de proceso de TSMC y Samsung, debido a su menor resistividad en dimensiones de características pequeñas. El CMP de cobalto presenta retos únicos: El Co es mucho más blando que el W y es susceptible a la corrosión galvánica en las interfaces con TiN y las películas dieléctricas. Las lechadas deben formularse con oxidantes suaves, complejantes específicos del Co e inhibidores de la corrosión que no supriman la MRR hasta niveles inaceptables.
Rutenio (Ru) CMP
El rutenio es un metal emergente para contactos, interconexiones locales y relleno de compuertas en nodos sub-5 nm, con una ventaja de resistividad a granel sobre el W y el Co en dimensiones nanométricas. La química CMP del ru está madurando actualmente en entornos de I+D: El Ru es químicamente resistente a los oxidantes comunes y requiere entornos ácidos altamente oxidantes (que suelen contener oxidantes a base de KIO₄ o Ce a pH 2-4) para lograr una MRR útil. La gestión de la selectividad del Ru frente a los dieléctricos subyacentes sigue siendo un área activa de desarrollo.
Molibdeno (Mo) CMP
El molibdeno está suscitando un gran interés como sustituto del wolframio en aplicaciones de relleno de línea de palabras en NAND 3D y como metal de puerta para transistores GAA, donde su buena estabilidad térmica y función de trabajo lo hacen atractivo. El Mo CMP utiliza lodos ácidos fuertemente oxidantes. La cinética de disolución del MoO₃ es sensible al pH, lo que permite controlar la selectividad entre el Mo y las películas circundantes de SiO₂ o SiN.
Para una comparación detallada del rendimiento abrasivo de todos estos sistemas metálicos, consulte nuestro artículo complementario sobre Abrasivos CMP: Ceria vs. Sílice vs. Alúmina.
8. Marco de selección de purines
La selección de una pasta CMP para una nueva aplicación de proceso requiere una metodología de evaluación estructurada. Los ingenieros de procesos de las principales fábricas utilizan el siguiente marco, que constituye la base del proceso de compromiso de ingeniería de aplicaciones de JEEZ.
Definir la envolvente de especificación del proceso: Documente la película objetivo, la capa de parada, el espesor de sobrecarga, la MRR objetivo, la selectividad requerida, el presupuesto WIWNU (<2% 1σ típico), los límites de dishing y erosión, y la densidad máxima admisible de arañazos/defectos. Estos son los criterios de aprobación/no aprobación para la cualificación de los lodos.
Examinar los productos químicos candidatos: En función de la película objetivo y la capa de detención, identifique el tipo de abrasivo y la composición química del oxidante adecuados. Solicite hojas de datos de productos y conjuntos de datos de cualificación a varios proveedores. Dé prioridad a los proveedores que puedan proporcionar datos de aplicaciones similares de plataformas de herramientas comparables.
Llevar a cabo la DOE de la oblea: Evalúe la MRR, la WIWNU y la morfología de la superficie (rugosidad AFM) de las películas de mantilla en función de las variables clave del proceso: fuerza descendente, velocidad de la platina, caudal de la pasta, tipo de almohadilla y concentración de la pasta. Identifique el punto óptimo dentro del espacio Preston para su objetivo de MRR y uniformidad.
Evaluación de obleas con patrón: Ejecute la lechada candidata en obleas de cualificación con patrones (máscaras SEMATECH 854/956 o equivalentes) para medir la separación, la erosión y los residuos en una gama de densidades de patrones y tamaños de características. Compare los resultados con sus límites de especificación.
Caracterización de defectos y contaminación: Ejecutar inspecciones de defectos en toda la oblea (KLA 2930 o equivalente) y VPD-ICPMS para el análisis de metales traza. Comparar los niveles de impurezas metálicas con los requisitos ITRS/IRDS para el nivel de proceso correspondiente (FEOL gate CMP tiene los límites más estrictos).
Pruebas de estabilidad y vida útil: Evalúe la distribución del tamaño de las partículas, el pH y la MRR en función del tiempo y la temperatura de almacenamiento. Confirme el cumplimiento de los requisitos mínimos de caducidad de su fábrica (normalmente de 6 a 12 meses desde la fecha de fabricación).
Auditoría de coherencia entre lotes: Solicite tres o más lotes de producción consecutivos y verifique que los parámetros clave (MRR en obleas de referencia, tamaño de partícula D50 y D90, pH) se encuentran dentro de los límites del Certificado de Análisis (COA) del proveedor. La consistencia es a menudo tan importante como el rendimiento absoluto.
9. Proceso de calificación de los purines en la producción
La introducción de un nuevo lodo en un entorno de producción requiere una cualificación formal a través del proceso de control de cambios de la fábrica. Incluso una pasta técnicamente superior a la actual debe superar un proceso de cualificación diseñado para proteger el rendimiento y la estabilidad del proceso. Los hitos clave de la cualificación son:
- División de ingeniería: El nuevo lodo funciona en un subconjunto de obleas junto con el de referencia, lo que permite una comparación directa del rendimiento en condiciones de proceso idénticas.
- Calificación ampliada del lote: Una vez que la división inicial muestra resultados aceptables, la nueva lechada se aplica a un lote mayor (normalmente más de 25 obleas) para generar datos estadísticos significativos sobre defectos y uniformidad.
- Correlación de rendimiento descendente: Las obleas pulidas con la nueva lechada se someten a un seguimiento durante los siguientes pasos del proceso y a pruebas eléctricas para confirmar que los cambios en el rendimiento de la CMP no afectan al rendimiento final del dispositivo.
- Pantalla de fiabilidad: Para aplicaciones a nivel de puerta, pueden ser necesarios ensayos de fiabilidad acelerados (TDDB, EM) para confirmar que la contaminación por trazas de metal de la nueva lechada no degrada la fiabilidad del dispositivo a largo plazo.
- Auditoría de la cadena de suministro: El centro de fabricación del proveedor de purines, el abastecimiento de materias primas, los procedimientos de control de calidad y los planes de continuidad del suministro se revisan como parte del paquete completo de cualificación.
JEEZ proporciona paquetes completos de apoyo a la cualificación para todos nuestros productos de lodos, incluyendo datos MRR certificados de obleas de referencia, informes de consistencia lote a lote, documentación COA completa y apoyo dedicado de ingeniería de aplicaciones durante todo el proceso de cualificación. Contacte con nuestro equipo técnico para iniciar un compromiso de cualificación.
10. Problemas comunes relacionados con los purines y soluciones
| Síntoma | Causa más probable | Paso de diagnóstico | Medidas correctoras |
|---|---|---|---|
| Caída de la MRR con el tiempo dentro de una ejecución | Acristalamiento de almohadillas; descomposición H₂O₂ de lechada. | Comprobar el punto final de acondicionamiento; probar el lote de lodo fresco | Aumentar la frecuencia de acondicionamiento; verificar la temperatura de los purines en la POU |
| Alto número de arañazos en las obleas de mantilla | Aglomeración de partículas; partículas sobredimensionadas | Medir la PSD (DLS); inspeccionar el filtro de purines | Sustituir el filtro POU de 0,1 µm; comprobar la agitación y recirculación del baño de purines |
| Excesivo desprendimiento de cobre | Pulido excesivo; concentración insuficiente de BTA | Reducir el tiempo de pulido; comprobar la concentración de inhibidor en el baño | Reforzar la detección del punto final; verificar la concentración de BTA mediante valoración |
| Mala uniformidad de la ITS (efecto de carga de óxido) | Aditivo de selectividad insuficiente; almohadilla demasiado blanda | Mapear WIWNU a través de la oblea; comprobar el lote de aditivos | Aumentar la concentración del aditivo de selectividad; cambiar a una almohadilla más dura |
| Contaminación metálica en obleas post-CMP | Impurezas metálicas en el lodo; limpieza inadecuada tras la CMP | VPD-ICPMS de la superficie de la oblea; revisión del COA del lodo | Cambiar a un grado de lechada de mayor pureza; intensificar el paso de limpieza DHF post-CMP. |
| Variación MRR entre lotes >5% | Deriva granulométrica del abrasivo del proveedor; variación del pH | Medir el MRR de las obleas de referencia en los lotes entrantes; comprobar la PSD y el pH. | Reforzar las especificaciones de la inspección de entrada; solicitar límites de COA más estrictos al proveedor. |
Para un tratamiento exhaustivo de los defectos del proceso CMP y sus causas fundamentales, consulte nuestra guía específica sobre Defectos en el proceso CMP: Causas, tipos y soluciones.
11. Preguntas más frecuentes
¿Cuál es la diferencia entre los purines CMP Paso 1 y Paso 2?
En la CMP de damasquinado de cobre, la lechada del paso 1 es una formulación de alto MRR diseñada para eliminar rápidamente la sobrecarga de cobre a granel, deteniéndose en la capa de metal de barrera. La barbotina del paso 2 elimina la barrera metálica expuesta (Ta/TaN, TiN o revestimiento de Co) al tiempo que minimiza el desprendimiento de cobre y la erosión dieléctrica. Los lodos de la etapa 2 suelen tener una selectividad más equilibrada entre Cu, barrera y SiO₂ en comparación con los lodos de la etapa 1, muy selectivos con el Cu.
¿Cómo afecta el pH de los purines al rendimiento de la CMP?
El pH afecta prácticamente a todos los aspectos del comportamiento de los lodos: la carga superficial de las partículas abrasivas (y, por tanto, la estabilidad coloidal y la tendencia a la agregación), la velocidad y el mecanismo de ataque químico a la superficie de la oblea, la cinética de formación de la película inhibidora y la solubilidad de los subproductos de la eliminación. En el caso de los lodos de ceria STI, el pH controla la velocidad de formación del enlace Ce-O-Si. En el caso de los lodos de cobre, el pH afecta a la integridad de la película inhibidora de BTA. Incluso una desviación de ±0,3 unidades de pH con respecto al objetivo puede provocar cambios mensurables en la MRR y la selectividad en formulaciones sensibles.
¿Puedo reutilizar o recircular los purines CMP?
La recirculación de lodos se practica en algunas fábricas para reducir el coste de los productos químicos, pero no se recomienda en todas partes. La lechada recirculada contiene iones metálicos acumulados, restos de almohadillas abrasivas y productos de descomposición del oxidante que pueden aumentar la defectuosidad y el riesgo de contaminación. Si se utiliza la recirculación, es necesario realizar una filtración exhaustiva, controlar el pH y actualizar la concentración de oxidante. La mayoría de las fábricas de lógica avanzada de gran volumen utilizan el suministro de lodo de un solo paso para garantizar una calidad constante en cada pasada de la oblea.
¿Cuál es la vida útil de los purines CMP?
La vida útil varía según el tipo de lechada. La mayoría de los lodos de óxido y polisilicio permanecen estables durante 12-18 meses a partir de la fecha de fabricación si se almacenan a 15-25 °C con una agitación suave ocasional. Los lodos de cobre que contienen H₂O₂ premezclado tienen una vida útil significativamente más corta (a menudo de 3 a 6 meses) debido a la degradación del oxidante. Algunas fábricas solucionan esto recibiendo la lechada sin H₂O₂ y añadiéndolo en el punto de uso. Consulte siempre la SDS del proveedor y las directrices de almacenamiento específicas del producto.
Solicite una muestra de lodo CMP a JEEZ
Nuestros ingenieros de aplicaciones adaptarán la formulación de lechada adecuada a su nodo de proceso, película objetivo y plataforma de herramientas, y le enviarán una muestra cualificada con documentación COA completa y asistencia técnica.
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