最後更新:2026年10月8日CMP・平坦化CMP・平坦化

停止層(研磨停止層)是什麼

Stop Layer / Polish Stop

停止層(研磨停止層)是為了防止 CMP 過度研磨而預先設置於底層、不易被研磨的膜。在 STI-CMP 中,主動區上方的 SiN 即屬此類,使用 SiO₂ 對 SiN 選擇比高的研磨液,SiN 一露出研磨便實質停止。相對於在時間軸上掌握終點的終點偵測,這是以材料選擇比來形成終點的思維。

目錄5 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關企業
  4. 相關用語
  5. 比較文章

定義與原理

停止層(研磨停止層)是指為了防止 CMP 過度研磨,預先設置於底層、不易被研磨的膜。研磨進行到此層露出時,移除速率會因研磨液的選擇比而急遽下降,研磨便實質停在該處,不必只依賴時間管理就能在目標深度結束。

代表例是 STI-CMP 的氮化膜(SiN)停止層。在主動區上方保留 SiN 的狀態下以氧化膜填滿溝槽,再以對 SiO₂ 選擇比高的氧化鈰系研磨液研磨,SiN 一露出研磨便停止。之後以熱磷酸等去除 SiN,即可得到只在溝槽內留有氧化膜的元件隔離結構。若沒有停止層,就會一路削進主動區。

這個機制成立的條件是研磨液的選擇比。想削除的材料與想停止的材料之間的移除速率比若不夠大,就無法發揮停止層的作用,因此要以磨粒種類與添加劑(吸附於 SiN 表面加以保護的藥劑等)來形成選擇比。選擇比過高時,又會出現圖形密度差造成的殘膜無法消除的另一個問題,因此需設計出適當值。

金屬 CMP 也使用同樣的思維。在銅鑲嵌中,阻障金屬(TaN/Ta)實際上扮演中間停止層的角色,在阻障層 CMP 步驟中切換選擇比,以對準與絕緣膜的交界。研磨對象、停止層、底層三者選擇比的組合,決定了碟形凹陷與侵蝕的程度。

停止層最終會被去除,或直接保留作為下一製程的一部分。無論哪種情況,都是付出了「只為了停止研磨而多加1層膜」的成本,換來的是深度方向的再現性。如果說終點偵測是在時間軸上掌握終點的技術,那麼停止層就是以材料選擇比來形成終點的技術。

停止層(研磨停止層)的常見問題

停止層如何發揮作用?
研磨進行到停止層露出時,移除速率會因研磨液的選擇比而急遽下降,研磨便實質停在該處。由於不必只依賴時間管理就能在目標深度結束,可確保深度方向的再現性。
STI-CMP 的停止層使用什麼材料?
使用氮化膜(SiN)。在主動區上方保留 SiN 的狀態下研磨氧化膜,於 SiN 露出時停止。之後以熱磷酸等去除 SiN,即可得到只在溝槽內留有氧化膜的元件隔離結構。
選擇比愈高愈好嗎?
不是。選擇比過高時,圖形密度差造成的殘膜無法消除,晶片內會殘留高低差。適當值的設計原則是:想削除與想停止之材料的速率比要夠大,同時又要落在能吸收密度差的範圍內。

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