Yazar
Ekber, Bakan
Basım Tarihi
2022-06-17T07:18:42Z
Tür
Belge
Dil
İngilizce
Dijital
Evet
Yazma
Hayır
Kütüphane
Özyeğin Üniversitesi
Kayıt Numarası
1a951450-5435-4628-b5c4-f8674d421139
Lokasyon
Makine Mühendisliği Bölümü
Tarih
2022-06-17T07:18:42Z
Örnek Metin
Kimyasal mekanik parlatma (CMP), tipik olarak mikroelektronik cihaz imalatında metal ve dielektrik yüzeylerin düzlemselleştirilmesi işlemidir. Düzlemselleştirme, kimyasal ve mekanik eylemlerin sinerjistik etkisi nedeniyle levha yüzeyinden malzemenin çıkarılmasıyla elde edilir. Tipik bir CMP makinesinde üst kısım kafa olarak adlandırılır. Gofreti tutar, döndürür ve alt kısmına doğru gofretin üzerine bir kuvvet uygular. Alt kısım, nispeten daha yumuşak bir yastığa sahip, dönen bir plakadır. CMP sırasında bulamaç istenen akış hızında harici olarak sağlanır. Bulamaç kimyasallardan (oksitleyici, şelatlayıcı maddeler, korozyon önleyici ve yüzey aktif maddeler vb.) ve nanometre boyutunda sert aşındırıcı parçacıklardan oluşur. Kimyasallar yüzeyle reaksiyona girer ve yüzey özelliklerini değiştirirken aşındırıcı parçacıklar levha yüzeyine girer ve levha ile ped arasındaki göreceli hareket nedeniyle levha yüzeyinden malzemeyi çıkarır. Kimyasal ve mekanik etkilerin birleşimi, CMP'deki karmaşık malzeme giderme mekanizmasını anlama yeteneğimizi sınırlamaktadır. CMP süreçlerinde malzeme kaldırmanın karmaşık mekanizmasını açıklamak için modellerin geliştirilmesine yoğun çaba sarf edilmiştir. Kimyasal mekanik işlemlerde malzeme kaldırma hızı, uygulanan aşağı basınca doğrusal bir bağımlılığa sahiptir. Ancak bazı deneysel çalışmalar MRR ile uygulanan basınç arasında doğrusal olmayan bir ilişki olduğunu bildirmiştir. Doğrusal olmama, bulamaçtaki levha, yastık, aşındırıcı parçacıklar ve kimyasal maddeler arasındaki karmaşık etkileşimlere atfedilebilir. Bu nedenle, CMP sürecinin modellenmesinde hem kimyasal hem de mekanik eylemlerin birleştirilmesi, MRR'nin doğrusal olmayan davranışına ilişkin bir fikir sağlamak için zorunludur. Çünkü kimyasal etkileri yalnızca levha yüzeyini yumuşatmanın bir yolu olarak ele almak, MRR'nin silikon dioksit CMP'deki doğrusal olmayan davranışını açıklamakta başarısız olur. Burada, mikro temas mekaniğini bulamacın levhaya difüzyonuyla birleştiren ve silikon dioksitin CMP'sindeki MRR'yi tahmin eden bir model sunuyoruz. Model literatürde mevcut deneysel sonuçlarla doğrulanmıştır. Bariyer CMP durumunda farklı malzemeler aynı anda parlatılır ve CMP'nin düzlemsel bir yüzeye ulaşması beklenir. Geliştirilen model, bariyer CMP sırasında benzer malzeme kaldırma işlemini gerçekleştirmek amacıyla CMP giriş koşullarını optimize etmek için kullanılabilir. Malzeme çıkarma, malzeme özelliklerine ve proses giriş parametrelerine bağlıdır. Çeşitli çalışmalar, desenli bir levha üzerinde farklı malzemelerin belirli bir malzeme çıkarma seçiciliğini elde etmek için bulamaç kimyasının rolünü araştırmıştır. Burada, mekanik proses parametreleri için model bazlı bir optimizasyon kullanarak Cu/Mn/MnN sisteminin düzlemsel desenli yüzeyini elde etmeye yönelik bir metodoloji öneriyoruz. Parametreler uygulanan kuvveti, bulamaç katı konsantrasyonunu ve aşındırıcı parçacık boyutunu içerir. Metodoloji genetik algoritma kullanılarak optimizasyon yoluyla geliştirilmiştir. Önerilen metodoloji, istenen malzeme kaldırma seçiciliğini ve düzlemselliğini elde etmek için daha düşük bir bastırma kuvvetinin anahtar parametre olduğunu öne sürmektedir. Çalışmanın ilk kısmı, MRR'de daha düşük bir standart sapma elde etmek için düşük bir malzeme kaldırma oranı (MRR) önermektedir. İkinci kısım, söz konusu malzemelerin bilinen bir kalınlığını kaldırmak için gereken ortalama süre içinde kaldırılan kalınlıktaki standart sapmayı araştırır. Daha düşük bastırma kuvveti uygulamasının, kaldırılan kalınlıktaki standart sapmayı da en aza indirebileceği ve düzlemsel desenli bir yüzey elde edilebileceği bulunmuştur. Farklı malzemelerden eşit miktarda malzeme uzaklaştırılmasını sağlamanın bir başka yolu bulamaç kimyasının formüle edilmesidir. 10nm ve ötesindeki düğümler için kimyasal mekanik düzlemselleştirme işlemi sırasında galvanik korozyon, malzeme kaldırma oranı seçiciliği ve kusurluluk konularının ele alınması gerekir. Gofret yüzeyindeki atomik ölçekte kimyasal ve mekanik etkileşimlerin daha iyi anlaşılması, yararlı bilgiler ve yönergeler sağlayabilir. Bu çalışma aynı zamanda farklı bulamaç formülasyonuna sahip CMP Cu/Mn/MnN sistemini deneysel olarak araştırmaktadır. Farklı bulamaç formülasyonlarındaki pasifleşmeyi değerlendirmek için Cu/Mn/MnN sisteminin ex-situ elektrokimyasal analizleri yapıldı. Kullanılan bulamaç formülasyonları, ağırlıkça %2,5 aşındırıcı katı yüklemeli 0,1 M, 0,2 M, 0,3 M ve 0,5 M oksitleyicidir (H2O2). Elektrokimyasal analizlerin sonuçları, CMP sonrası yüzey topografyası ve malzeme kaldırma oranı seçiciliğiyle karşılaştırılır. Cu/Mn/MnN sistemi için, 0,3 M H2O2'lik bir bulamaç bileşimi için, 30 N aşağı kuvvet ve ağırlıkça %2,5 altında 1:0,8:0,88'lik malzeme çıkarma seçiciliğinin elde edilebileceği bulunmuştur. bulamacın katı konsantrasyonu. Bulamaç katı konsantrasyonu ve uygulanan kuvvet gibi mekanik bileşenlerin etkisi de araştırıldı. Optimize edilmiş bir oksitleyici konsantrasyonu için, mekanik girdi parametrelerinin optimize edilmesiyle malzeme çıkarma seçiciliği üzerinde daha fazla kontrolün sağlanabileceği bulunmuştur. Hedefe ulaşmak için daha düşük uygulanan kuvvetin uygulanması ve daha düşük bulamaç katı konsantrasyonu gereklidir. Bu bulgu, model bazlı optimizasyonla tahmin edilen malzeme kaldırma seçiciliği ile uyumludur. Bu çalışmada geliştirilen model, tipik bir CMP'de MRR'yi tahmin etmek için kullanılabilir. Ayrıca model, istenen MRR'yi elde etmek için CMP giriş koşullarını optimize etmek için de kullanılabilir. Bu çalışmada önerilen deneysel yaklaşım, 10 nm altı için gelişmiş ara bağlantı entegrasyon şemaları için bariyer katmanı CMP'ye faydalı olabilir., Genel olarak mikroelektronik cihazların üretiminde kullanılan Chemical-Mekanical Polishing (CMP), veya Türkçe tabirle kimyasal-mekanik kesme olarak bilinen işlem metal ve dielektrik kesmelerin kesmelerinde kullanılır. Kimyasal-Mekanik Parlatma (düzlemselleştirme) ortamı geçen bir malzeme aynı anda hem kimyasal hem de mekanik olarak işlemlere maruz bırakılarak taşınabilirn mikroskobik olarak parçalar çıkartılır. Tipik bir CMP makinesindeki üst kısma "baş" olarak tabir edilir ve tabakayı yerinde tutularak bir hızda döndürülerek bulunan bir parçanın üstüne güç uygulanır. Altta bulunan tablanın üzerine işlemden geçerek malzemeye yumuşak bir şekilde yapılan bir levha bağlanır. CMP işleminde içi nanometre-boyutlu parçalarla dolu kimyasal (oksitleyici, şelatlayıcı, oksidasyon öldürücü ve yüzey aktif maddelerden oluşan bir çözelti), aynı zamanda bulamaç (bulamaç) olarak adlandırılır, istenilen debide parçalanmaları pompalanır. CMP'nin kimyasal işlemlerle reaksiyonua değiştirirken özellikleri değişirken, içinde bulunan nano-parçacıklar dönme hareketi nedeniyle elektriksel olarak fiziksel olarak değişir. CMP'deki kimyasal ve mekanik etkiler nedeniyle ortaya çıkan kompleks malzeme depolama oranlarını anlama kapasitemizi sınırlandırmaktadır. Bu mekanizmayı değiştirmek ve çeşitli modeller dağıtmak için yoğun çabalar harcanarak malzeme iyileştirme hızının levhanın üzerine uygulanan basınçla doğrusal bir ilişki içinde ortaya çıktığı ortaya çıktı; ancak yakın zamanlarda yapılan deneylerde bu ilişkinin doğrusal olmadığının kanıtlanması veri ortaya çıktı. Malzeme tabakalarının bulunduğu yumuşak levha ile teması, nanoparçacıklarla ve kimyasal çözümlerle olan iletimini doğrusal olarak değiştiremeyen neden olabilir. Bu nedenle, CMP işlem modellerinde her iki etkileşimin (kimyasal ve mekanik) birbirine bağlı olan ilişkileri, malzeme kaldırma hızının lineer olmayan davranışı açıklığa kavuşturmak için önemlidir. Kimyasal etkilerin yalnızca silikon devre levhası (wafer) yüzeylerini yumuşatmanın bir yolu olarak ele alması, silikon dioksitin CMP'deki MRR'nin doğrusal olmayan davranışını açıklayamamasına neden olabilir. Bu yardımcı olabilir, nano-parçacıkların yüzeylerle bağlantısı ve kimyasalın fiyatı olan difüzyonu arasındaki bağlantıyı göz önünde bulundurarak, silikon dioksitin CMP'deki malzemeyi kaldırma tahmininde bulunabilen bir model sunuyoruz. Geliştirdiğimiz model, literatürde mevcut olan sıradan sonuçlar ile doğrulanmıştır. Buna ek olarak model artan basınçlarla silikon dioksitin malzeme artış hızlarındaki (MRR) yönde değişmeyen artış oranları için kullanılabilir. Bariyer malzemeleri için yapılan CMP'de, farklı özellikler aynı anda kullanılır ve CMP'nin uçaksel bir yüzey elde edilmesi sağlanır. Ayrıca, farklı model bariyer CMP işlemi sırasında homojen depolamayı elde etmek için CMP'yi optimize etmek için kullanılabilir. Malzemenin özellikleri ve CMP'ye bağlı olarak malzeme değiştirme işleminde farklılık gösterir. Yapılan çeşitli araştırmalarda, istenilen miktarda malzeme döşemesini gerçekleştirmek için bulamaç kimyasının farklı özellikleriyle yapılan desenli levhaların üzerindeki etki gözlemlenmiştir. Burada, Cu/Mn/MnN grafiksel çizim desenli yüzeyini elde etmek için bir metodoloji kullanılarak, mekanik işlemin değişimini optimize etmek için değişim modeli kullanılır. Uygulanan kuvvet, bulamaç katı parçacıklar ve parçacık boyutlardaki belirlenmiş yüzey özelliklerini yakalamamızı sağlayacak etkidir. Bu parametreler kullanılarak genetik katkı desteği ile model tabablı takviyeler yapılmıştır. Ortaya çıkarılan algoritma, istenilen malzeme kaldırma oranı ve uçakselliğini elde etmek için düşük düzeyde uygulanan kuvvetin önemli bir parametresi ileri sürülüyor. Araştırmanın ilk kısmı, malzeme artış oranında (MRR) daha düşük bir standart sapma elde etmek için düşük bir MRR öneriyor. Araştırmanın ikinci kısmı ise, ortalama süre içinde kaldırılan malzeme miktarları standart sapmaları incelenmektedir. Uygulanan gücü en aza indirgemek, çıkarılan malzeme oranlarındaki standart sapmaları en az indirilebilecek ve uçaksel desenli yüzeyin elde edilebileceği değişiklikler. Farklı malzemelerin homojen bir şekilde iyileşmesini sağlamasının bir başka yolu, bulamaç kimyasının formüle edilmesidir. 10nm ve daha küçük düğümler (düğümler) için kimyasal ve mekanik grafikselleştirme işlemi sırasında galvanik kırılmalar, istenilen malzeme silme oranı ve kusurluluk sorunlarının göz önünde bulundurulması zorunludur. Levha üzerindeki atomik boyutlarda olan kimyasal ve mekanik iletişimlerin daha iyi bir şekilde anlaşılması, faydalı bilgiler ve öneriler sunabilmektedir. Bu çalışma aynı zamanda Cu/Mn/MnN eldesi CMP'de çeşitli bulamaç (bulamaç) belgelerini titizlikle araştırmaktadır. Farklı bulamaç formülasyonlarında pasivasyon değerlendirmeleri için Cu/Mn/MnN sonuçları ex-situ elektrokimyasal analizleri yapılmıştır. Kullanılan bulamaç formülasyonları sırasıyla 0.1 M, 0.2 M, 0.3 M, 0.4 M, 0.5 M oksitleyici (H2O2) ve %2.5 bulamaç katı hücreleri içermektedir. Elektrokimyasal analizlerden gelen veriler, CMP işleminin ardından yüzey topografisi ve malzeme kaldırma oranı seçiciliği ile karşılaştırılmıştır. Cu/Mn/MnN sistemleri için 1:0.8:0.88'lik malzeme kaldırma seçimliğine erişilebilmesi için, 0.3 M H2O2 bulamaç birleşimi, %2.5'luk katı kritik ve 30 N kuvvetinin gerekli olduğu bilinmektedir. Bulamaç katı basınç ve uygulanan kuvvet gibi mekanik hacimlerin etkisini araştırmıştı. Amaca ulaşmak için daha düşük uygulama gücü ve bulamaç katı kapasitesinin kullanılması gerekli olduğu için. Bu döküm modeli, tipik bir CMP işleminde MRR'yi tahmin etmek için kullanılabilir. Ayrıca ayrıntılı model, istenen MRR'ye ulaşmak için CMP girişini optimize etmek için kullanılabilir. Bu mükemmel seçilmiş tamamlayıcı tedavi, 10-nm ve altı için geliştirilmiş ara bağlantı entegrasyon şemaları bariyer izolasyonu CMP için faydalı olabilir.
