不同表面活性剂对铜互连阻挡层CMP一致性的影响北大核心CSCD

为实现铜互连阻挡层化学机械抛光的高平坦化,研究了阻挡层抛光液中表面活性剂的作用。在抛光液中分别添加非离子型表面活性剂异辛醇聚氧乙烯醚(JFC-E)、本课题组研发的Ⅱ型活性剂以及复合表面活性剂,研究其对阻挡层CMP中铜和正硅酸乙酯(TEOS)去除速率及一致性的影响。实验结果表明,表面活性剂不仅可以改善Cu和TEOS的去除速率一致性和晶圆全局一致性,还可以降低铜表面的粗糙度,通过复配两种不同的表面活性剂,可以提高Cu和TEOS的去除速率,使Cu和TEOS的剩余厚度片内非均匀性(WIWNU)分别降低至1.39%和1.38%,铜表面粗糙度从5.25 nm降至1.51 nm。基于实验结果,研究并提出了表面活性剂影响抛光液润湿性,从而改善片内非均匀性和铜表面质量的机理。     

新型表面活性剂对低磨料铜化学机械抛光液性能的影响

介绍了一种用于铜膜化学机械抛光的多元胺醇型非离子表面活性剂。研究了该表面活性剂对抛光液表面张力、黏度、粒径、抛光速率和抛光后铜的表面状态的影响。抛光液的基本组成和工艺条件为:SiO2 0.5%,H2O2 0.5%,FA/OII型螯合剂5%(以上均为体积分数),工作压力2 psi,抛头转速60 r/min,抛盘转速65 r/min,抛光液流量150 mL/min,抛光时间3 min,抛光温度21°C。结果表明,微量表面活性剂的加入能显著降低抛光液的表面张力并大幅提高抛光液的稳定性,但对静置24 h后抛光液黏度的影响不大。表面活性剂含量为0%～2%时,随其含量增大,化学机械抛光速率减小,抛光面的粗糙度降低。     

碱性铜粗抛液中氧化剂对化学机械平坦化的影响

针对不合腐蚀抑制剂苯并三氮唑(BTA)的碱性铜粗抛液,通过对3英寸(1英寸=2.54 cm)铜片上的动态抛光速率和静态腐蚀速率的研究来模拟评估氧化剂对晶圆表面平坦化的影响.在12英寸铜镀膜片和TM1图形片上分别研究氧化剂体积分数对表面平坦化的影响.实验结果表明:动态抛光速率和静态腐蚀速率均随着氧化剂体积分数的增加先逐渐增大,达到最大值,然后下降,趋于平缓.片内非均匀性和剩余高低差均随H2O2体积分数的增加,先呈下降趋势,后缓慢上升.当氧化剂体积分数为3％时,动态去除速率(vRR)为398.988 nm/min,静态腐蚀速率vER为6.834 nm/min,vRR/vER比值最大,片内非均匀性最小为3.82％,台阶高低差最小为104.6 nm/min,此时晶圆片有较好的平坦化效果.     

碱性Cu抛光液中非离子表面活性剂和氧化剂作用的研究

化学机械抛光是集成电路制造工艺中十分精密的技术。在本文中,为了改善抛光效果,分表讨论了非离子表面活性剂和氧化剂在CMP过程中作用。我们主要分析了非离子表面活性剂对片内非均匀性和表面粗糙度的影响。同时,我们从静态腐蚀速率、电化学曲线和剩余高低差的角度,讨论了在不加BTA条件下,不同氧化剂浓度的抛光液的钝化特性。实验结果明显地表明：加入了非离子表面活性剂的抛光液,更有利于改善抛光后的片内非均匀性和表面粗糙度,并确定2vol%体积分数是比较合适的浓度。当抛光液中氧化剂浓度超过3vol%,抛光液拥有较好的钝化能力,能够有效减小高低差,并有助于获得平整和光滑的表面。根据这些实验结果,非离子表面活性剂和氧化剂的作用进一步被了解,将有助于抛光液性能的改善。     

纳米二氧化硅抛光液对低k材料聚酰亚胺的影响

以3英寸的P型〈111〉硅片为衬底,经过旋涂固化制备低介电常数(低k)材料聚酰亚胺。对聚酰亚胺进行化学机械抛光(CMP),考察实验前后,纳米二氧化硅抛光液对低k材料的结构和介电常数。实验中应用了2种纳米二氧化硅抛光液:一种是传统的铜抛光液;另一种为新型的阻挡层抛光液。通过扫描电镜(SEM)和介电常数测试结果显示,2种抛光液对低k材料,不论是在结构还是电特性方面的影响都不大。经铜抛光液抛光后,k值从最初的3.0变到3.08;经阻挡层抛光液抛光后,k值从最初的3.0变到3.28。实践证明,这两种纳米二氧化硅抛光液可以应用于集成电路。     

晶片CMP后表面纳米颗粒的去除研究

对晶片化学机械抛光(CMP)后表面吸附的纳米颗粒去除进行了研究,分析了晶片表面吸附物的种类及吸附机理。由于晶片表面吸附的有机物多为大分子物质,它在晶片表面的吸附除了容易处理的物理吸附外,还会和晶片表面构成化学键,形成难以处理的化学吸附。对清洗过程中颗粒的去除有严重的影响,提出利用电化学清洗,结合表面活性剂和兆声波清洗的方法去除晶片表面的纳米颗粒。经金相显微镜观察和原子力显微镜检测,晶片表面纳米颗粒能得到很好地去除,效果明显优于单纯的兆声波清洗方法。     

300mm铜膜低压低磨料CMP表面粗糙度的研究

随着集成电路特征尺寸的减小、低k介质的引入及晶圆尺寸的增加,如何保证在低压无磨料条件下完成大尺寸铜互连线平坦化已经成为集成电路制造工艺发展的关键。采用法国Alpsitec公司的E460E抛光机在低压低磨料的条件下,研究了12英寸(1英寸=25.4 mm)无图形(blanket)铜膜CMP工艺和抛光液配比对抛光表面质量的影响。实验结果表明,在压力为0.65 psi(1 psi=6.89×103 Pa),抛光液主要成分为体积分数分别为5%的螯合剂、2%的氧化剂和3%的表面活性剂。抛光后表面无划伤,表面非均匀性为0.085,抛光速率为400 nm.min-1,表面粗糙度为0.223 nm,各参数均满足工业化生产的需要。     

GLSI多层布线钨插塞CMP表面质量的影响因素分析

随着超大规模集成电路向高集成、高可靠性及低成本的方向发展,对IC工艺中的全局平坦化提出了更高的要求。在特大规模集成电路(GLSI)多层布线化学机械抛光(CMP)过程中,抛光质量对器件的性能有明显影响。研究了多层互连钨插塞材料CMP过程中表面质量的影响因素及控制技术,分析了抛光过程中影响抛光质量的主要因素,确定了获得较高去除速率和较低表面粗糙度的抛光液配比及抛光工艺参数。     

碱性抛光液对铜布线电特性的影响

随着互连电路的规模发展到亚微米级,互连延迟已经成为超过门延迟的重要因素。减小延迟在互连结构中是不可避免的问题。化学机械抛光是最适合在多层铜互连结构中达到平整化目的的手段。出于对整体过程的考虑,我们将考察化学机械抛光对铜晶圆片电特性的影响。在这篇文章中,我们将考察两种抛光液在化学机械抛光中的影响,一种抛光液是酸性抛光液,来自于SVTC,另一种是碱性抛光液,由河北工业大学提供的。着重考察了三个方面的特性,电阻,电容和漏电流。电阻测试结果显示,河北工业大学提供的抛光液抛光后,电阻更小。而被两种抛光液抛光后的电容则相差不多,电容值分别为1.2 E^-10F 和1.0 E^-10F。同样,河北工业大学提供的抛光液抛光后的漏电流是1.0E^-11A,低于SVTC提供的酸性抛光液。结果显示,河北工业大学提供的碱性抛光液会产生小的碟形坑和氧化物损失,优于SVTC提供的酸性抛光液。     

氧化剂在TSV铜膜CMP中钝化机理北大核心

为实现TSV硅衬底表面铜去除速率的优化,对影响TSV铜去除速率的最主要因素抛光液组分(如磨料、螯合剂、活性剂和氧化剂)中的氧化剂进行分析。通过对不同体积分数的氧化剂电化学实验进行钝化机理的研究,从而得到最佳的氧化剂体积分数,再进行铜的静态腐蚀实验和抛光实验对铜的去除速率进行验证。实验结果表明,氧化剂体积分数为0.5%时铜具有较高的去除速率,能够满足工业需要。最后,对CMP过程机理和钝化机理进行分析,进一步验证了氧化剂在TSV铜化学机械平坦化中的作用。