ULSI中多层Cu布线CMP表面粗糙度的分析和研究

分析介绍了Cu层表面粗糙度对器件性能的影响以及超大规模集成电路中多层Cu布线CMP的作用机理,研究分析了碱性抛光液对Cu的表面粗糙度的影响因素,如磨料、氧化剂、pH值、表面活性剂等对表面粗糙度的影响。实验证明,在一定的抛光条件下,选用SiO2为磨料、双氧水为氧化剂的碱性抛光液可以有效降低Cu层的表面粗糙度,使之达到纳米级,得到良好的抛光效果,从而解决了超大规模集成电路多层Cu布线化学机械抛光中比较重要的技术问题。     

ULSI多层互连中W-CMP速率研究

随着IC制造技术进入到亚深微米时代,化学机械抛光(CMP)工艺成为ULSI多层布线的关键技术之一。分析了W-CMP的机理,抛光液对W材料表面具有化学腐蚀和机械研磨的双重作用,对抛光速率有着重要的影响。在分析了抛光液中各组分的作用基础上,重点研究了专用的氧化剂、磨料、pH值调节剂和抛光液流量对CMP速率的影响,优化配制了高速率、高平整的碱性W抛光液。实验证明,抛光液流量为150mL/min,V(硅溶胶):V(水)=1:1,有机碱为5mL/L,活性剂为5mL/L,H2O2质量浓度为20mL/L时,能够获得较高的抛光速率,并实现了全局平坦化。最后对W-CMP中存在的问题和发展趋势进行了分析和展望。     

多层Cu布线化学机械抛光后颗粒的去除问题

针对多层Cu布线化学机械抛光后去除表面吸附颗粒时难以解决的氧化腐蚀问题,分析了颗粒在抛光后Cu表面上存在的两种吸附状态即物理吸附和化学吸附。采用在清洗剂中加入非离子表面活性剂的方法,使Cu表面的颗粒处于易清洗的物理吸附状态;为解决由于Cu在停止化学机械抛光后,具有高能的新加工表面被残留抛光液继续氧化和腐蚀,影响清洗效果的问题,采用在清洗剂中添加防蚀剂BTA的方法在Cu表面形成Cu-BTA单分子致密膜,有效控制了表面氧化和腐蚀。利用光学显微镜对采用不同清洗剂清洗过的Cu表面进行观察分析,发现在清洗剂中添加表面活性剂和防蚀剂BTA,不仅有效去除了表面沾污的颗粒,又保证了清洗后表面的完美与平整。     

CMP中酸碱度对InSb晶片粗糙度的影响

InSb是一种重要的半导体材料。研究了在压力、流量等工艺参数一定的条件下,通过改变有机碱在抛光液中的体积分数,得到了不同pH值的抛光液。采用化学机械抛光(CMP)对InSb进行了表面加工,并在原子力显微镜下观测了抛光后晶片的表面粗糙度,找到了适宜InSb抛光的最佳pH值,从而达到降低InSb表面粗糙度的目的,最后分析和讨论了实验结果及其有机碱在CMP中的作用,最终实现了工艺参数的优化。