差異在於「被什麼削掉」。侵蝕(erosion)是研磨或流體・微粒撞擊造成的機械性磨耗,在半導體中指CMP時導線密集區被磨得比周圍更多的現象。腐蝕(corrosion)是金屬與水分・氧氣・離子・藥液發生化學反應而溶解或變質的現象,代表例有鋁導線蝕刻後的腐蝕,以及銅CMP後的電化學(伽凡尼)腐蝕。侵蝕靠均勻化密度的虛擬圖形來預防,腐蝕則靠去除殘留物、防蝕劑與等待時間管理來預防。
主要差異
| 比較項目 | 侵蝕(Erosion) | 腐蝕(Corrosion) |
|---|---|---|
| 成因 | 機械性磨耗(研磨・流體・微粒撞擊) | 化學性・電化學性反應 |
| 必要條件 | 外力與相對運動 | 水分・氧氣・離子・藥液與金屬 |
| 半導體中的代表例 | CMP時導線密集區整體被過度研磨 | 鋁導線的蝕刻後腐蝕(after-corrosion)、銅CMP後的腐蝕 |
| 圖形相依性 | 強(程度隨導線密度改變) | 取決於材料組合・電位差・殘留物 |
| 結果 | 導線變薄、電阻上升,平坦度變差 | 導線斷線・電阻上升・微粒 |
| 主要對策 | 虛擬圖形、研磨條件・研磨液最佳化 | 去除殘留物、防蝕劑、Q-Time管理、保護膜 |
CMP的侵蝕是「密度」問題
在CMP中,細導線密集的區域,導線金屬與其間的絕緣膜會一起被磨掉,整體比周圍沒有圖形的區域更低。這就是侵蝕,與寬導線中央凹陷成碟狀的碟化(dishing)並列為CMP代表性的形狀不良。導線變薄會使電阻上升,表面的高低差也會影響上層的曝光與研磨。基本對策是在設計規則中設定圖形密度的上下限,並在空白區域放入虛擬圖形以均勻化密度。
腐蝕是「反應」問題
腐蝕是金屬與水分或藥液反應所引起。以氯系氣體蝕刻鋁導線後,殘留的氯會與大氣中的水分反應而溶蝕導線,造成蝕刻後腐蝕;銅CMP後,裸露的銅會因與阻障金屬之間的電位差而溶出,發生伽凡尼腐蝕。成為產品之後,滲入封裝的水分與離子也會腐蝕焊墊。對策包括去除殘留物、使用含防蝕劑的清洗液、管理製程間的等待時間,以及用保護膜阻隔水分。
兩者也可能同時發生
CMP進行中,研磨液藥劑的化學作用,與研磨粒及研磨墊的機械作用會同時發揮。化學作用過強時,銅的腐蝕與凹陷會變得明顯;機械作用過強時,則是刮傷與侵蝕變得明顯。在流體高速流動的配管或設備零組件中,也有流動造成的磨耗與腐蝕疊加而加速劣化的「沖蝕腐蝕(erosion-corrosion)」現象。追查不良原因時,從形狀與發生位置判斷何者為主因非常重要。