CMP工艺晶圆表面颗粒去除问题的研究

CMP之后晶圆表面颗粒数目是CMP工艺的一项关键指标。针对Si CMP之后的清洗效果，分析了晶圆表面亲疏水性、清洗液浓度方面对清洗效果的影响。结果表明通过一定浓度的清洗液清洗抛光之后晶圆能取得较好的表面颗粒数量，满足工艺需求。     

STI CMP中SiO2/CeO2混合磨料对SiO2介质层CMP性能的影响

为了在浅沟槽隔离(STI)化学机械平坦化(CMP)过程中提高对SiO₂介质层去除速率的同时保持晶圆表面一致性,研究了SiO₂/CeO₂混合磨料的协同作用以及对SiO₂介质层去除速率及一致性的影响。结果显示,相比于单一磨料,采用混合磨料能够兼顾介质去除速率和一致性。采用质量分数10%SiO₂(粒径为80 nm)与质量分数0.7%CeO₂磨料混合抛光后,对介质层的去除速率达到347 nm/min,片内非均匀性(WIWNU)为9.38%。通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察颗粒状态发现,晶圆表面吸附大量的SiO₂颗粒会阻碍CeO₂磨料与晶圆表面接触,从而降低对晶圆中心的去除速率,使化学作用更均匀。通过将小粒径SiO₂磨料(40 nm)与CeO₂磨料混合,使介质层去除速率进一步提升至374 nm/min, WIWNU降低到8.83%,用原子力显微镜(AFM)表征抛光后晶圆...     

在CMP过程中新型抑制剂对Cu/Ru电偶腐蚀的影响

研究了一种新型抑制剂(2,2′-[[(甲基-1H-苯并三唑-1-基)甲基]亚氨基]双乙醇,TT-LYK)在高碘酸钾(KIO₄)体系下对Cu/Ru电偶腐蚀的影响。通过电化学实验研究了抑制剂对Cu/Ru电偶腐蚀的抑制情况,使用X射线光电子能谱(XPS)分析了抑制剂在Ru表面的作用机理,使用原子力显微镜(AFM)观测抛光后晶圆的表面形貌。电化学测试结果显示,随着抛光溶液中抑制剂质量分数的升高,Cu和Ru之间的腐蚀电位差逐渐从730 mV降低到37 mV。新型抑制剂TT-LYK在Cu互连Ru阻挡层化学机械平坦化(CMP)中能够抑制Cu/Ru的电偶腐蚀。抑制剂TT-LYK与Ru发生反应,在Ru表面生成一层钝化膜,抑制了Cu和Ru之间的电偶腐蚀。抛光液中添加抑制剂TT-LYK后,抛光后Cu的表面粗糙度由5.94 nm降低到0.39 nm,Ru的表面粗糙度由5.12 nm降低到0.24 nm。     

磷酸和酒石酸在GSI阻挡层CMP抛光液中的应用

在阻挡层的化学机械平坦化(CMP)过程中,Cu与阻挡层去除速率的一致性是保证平坦化的关键问题之一。低k介质材料的引入要求阻挡层在低压力下用弱碱性抛光液进行CMP,这给抛光液对不同材料的选择性提出了新的挑战。研究了低压2 psi,(1 psi=6.89 kPa)CMP条件下,磷酸和酒石酸作为阻挡层抛光液pH调节剂对Cu和Ta的络合作用。实验结果表明,酒石酸对Cu和Ta有一定的络合作用,能够提高它们的去除速率;磷酸能提高Ta的去除速率,而对Cu的去除有抑制作用。最终在加入磷酸浓度为2×10-2mol/L,酒石酸浓度为1×10-2mol/L,H2O2体积分数为0.3%,pH=8.5时,Cu/Ta/SiO2介质的去除速率选择比达到了1∶1∶1,去除速率约为58 nm/min;同时,磷酸和酒石酸的加入能够有效改善Cu的表面状态。     

BIT作为缓蚀剂在铜互连阻挡层CMP的应用

化学机械平坦化(CMP)过程中极易在铜表面产生碟形坑、腐蚀坑等缺陷。为了解决这些问题,提出了将苯并异噻唑啉酮(BIT)作为CMP抛光液中的表面抑制剂,研究不同质量分数的BIT在Cu CMP过程对Cu的去除速率、SiO₂介质对Cu的选择性及抛光后表面形貌的影响。研究结果表明,随着BIT质量分数的增加,SiO₂的去除速率基本不变,Cu的去除速率由31.6 nm·min^-1降到21.0 nm·min^-1,碟形坑深度由110 nm降到40 nm,腐蚀坑深度由85 nm降到35 nm。扫描电子显微镜(SEM)测试结果表明,Cu表面低缺陷,无明显有机物沾污。傅里叶变换红外光谱(FTIR)测试结果表明,BIT能够吸附在Cu表面,生成一层钝化膜,从而抑制了Cu的腐蚀,降低Cu的抛光速率。     

用于新一代器件的最新STI和金属CMP浆料

现已开发出了用于浅沟道隔离穴STI雪、铜CMP和低k介质的新型材料。90nm以及下一代技术节点的新型器件要求在软接触CMP条件下减少缺陷率,改善片子表面形貌的衰减。获得的新材料展示了在CMP性能和街写特性方面的改进,因此这些材料被认为能够适应未来技术要求。这些材料的关键之处在于大颗粒尺寸的控制,进行平面化和金属抛光的化学控制以及将控制方法用于旋涂玻璃()材料。     

缓存区工位和调度系统在CMP设备中的应用

介绍了一种半导体专用设备用的缓存装置及其调度方法,此调度方法适用于晶圆的多种工艺加工过程,针对设备在晶圆传输过程中遇到模块故障或者模块超时问题,合理的启用缓存区工位将有受损风险的晶圆收纳到缓存区,并在故障消除后将晶圆恢复至正常工艺流程的方法。该系统方法最大限度地保护晶圆的安全,同时也为快速恢复正常加工提供了保障。     

阻挡层浆料特性对CMP后清洗效力的影响

铜化学机械平面化不同阻挡层浆料的应用引起了铜CMP后清洗的问题。阻挡层浆料的差异包含但不限于pH、研磨剂粒子材料和尺寸及铜腐蚀的抑制剂。为观察阻挡层浆料对清洗工艺的影响进行了清洗实验。阻挡层浆料不同于pH和所有作为铜抑制剂的BTA材料。抑制性BTA溶液的pH值将确定BTA与铜复合物的特性和随后在清洗工艺中去除这种膜的条件。因此,为了研究pH、化学成份以及阻挡层浆料留在铜表面的BTA与铜的复合物去除的化学程序的影响而改变了清洗工艺。从而发现阻挡层浆料的pH值对各种清洗设备的效力均有影响,而且,某些添加剂和两步化学清洗工艺的使用,改进了可变pH值阻挡层浆料的清洗性能。这种工作的结果表明,在最佳结果中,清洗工艺应该致力于阻挡层浆料方面。     

碱性抛光液中H_2O_2对铜布线CMP的影响

化学机械平坦化(CMP)过程中,抛光液的化学作用对平坦化效果起着不可替代的作用。介绍了碱性抛光液中氧化剂(H2O2)对铜布线CMP的作用:H2O2对铜的强氧化性可以将铜氧化为离子状态,然后在螯合剂的螯合作用下快速去除铜膜;H2O2对铜的钝化作用可以保护凹处铜膜不被快速去除,从而有效降低高低差。此外,还研究了碱性抛光液中不同H2O2浓度对铜的静态腐蚀速率、动态去除速率及铜布线平坦化结果的影响。研究表明:抛光液对铜的静态腐蚀速率随H2O2浓度的增大逐渐降低然后趋于饱和;铜的动态去除速率随H2O2浓度的增大而逐渐降低;抛光液的平坦化能力随H2O2浓度的增大逐渐增强再趋于稳定。     

碱性抛光液中纳米SiO_2磨料在Cu CMP中的作用

GLSI多层铜互连线的平坦化中,抛光液中的SiO2磨料对铜的平坦化效率具有重要的作用。研究了碱性纳米SiO2质量分数对300 mm铜去除速率和300 mm铜布线平坦化作用的影响。结果表明,随着磨料质量分数的增大,铜的去除速率增大,晶圆的均匀性变好,但磨料质量分数过高时,铜的去除速率略有降低,可能由于纳米SiO2表面硅羟基吸附在金属铜表面,导致质量传递作用变弱,引起速率降低。通过对图形片平坦化实验研究表明,随着磨料质量分数的增大,平坦化能力增强,这是因为磨料的质量分数增大使得高低速率差增大,能够有效消除高低差,实现平坦化。     

GLSI钨插塞CMP碱性抛光液组分优化的研究

钨插塞化学机械平坦化(CMP)是极大规模集成电路(GLSI)铜互连多层布线的关键工艺之一。首先研究了钨在碱性条件下化学机械抛光机理;接着采用单因素实验方法分析了抛光液组分中纳米SiO2水溶胶磨料、氧化剂、有机碱(pH调节剂)和表面活性剂对W-CMP速率的影响。最后通过正交优化实验,确定抛光液最优配比为V(纳米SiO2水溶胶)∶V(去离子水)=1∶1,氧化剂体积分数为20 mL/L,pH调节剂体积分数为4 mL/L,表面活性剂体积分数为20 mL/L时,此时抛光液的pH值为10.36,获得的去除速率为85 nm/min,表面粗糙度为0.20 nm。     

ULSI铜互连线CMP抛光液的研制

介绍了一种碱性抛光液,选用有机碱做介质,SiO2水溶胶做磨料,依据强络合的反应机理,克服了SiO2水溶胶做磨料对铜去除速率低及在溶液中凝胶的难点.实验结果表明:该抛光液适用于Cu化学机械抛光过程第一阶段的抛光,并达到了高抛光速率及铜/钽/介质层间的高选择性的效果.     

ULSI铜互连线CMP抛光液的研制

介绍了一种碱性抛光液,选用有机碱做介质,SiO2水溶胶做磨料,依据强络合的反应机理,克服了SiO2水溶胶做磨料对铜去除速率低及在溶液中凝胶的难点.实验结果表明:该抛光液适用于Cu化学机械抛光过程第一阶段的抛光,并达到了高抛光速率及铜/钽/介质层间的高选择性的效果.     

ULSI制造中铜CMP抛光液研究

ULSI制造中的层间介质化学机械抛光的发展趋势和要求进行了讨论,分析了铜化学机械抛光的材料去除过程,讨论了酸性和碱性两种铜抛光液的组成和一些组分的功能,指出了今后抛光液的研究发展方向。     

ULSI关键工艺技术——纳米级化学机械抛光

IC器件尺寸的纳米化,要求高的光刻曝光分辨率,在采用短波长和大数值孔径曝光系统提高分辨率的同时导致了焦深变浅,进而对晶片表面的平坦化要求越来越高。在比较了IC工艺中的四种平坦化技术基础上,重点综述了唯一可以实现全局平坦化的化学机械抛光(CMP)方法的发展、应用及展望。     

适于ULSI的一种新的铜的CMP抛光液

采用纳米级二氧化硅代替国际上惯用的三氧化二铝作磨料,解决了抛光液的悬浮问题,得到了很好的抛光表面.采用无金属离子的有机碱作络合剂及pH调制剂,使用了无金属离子的氧化剂解决了铜离子沾污问题和制约硅溶胶作磨料的凝胶问题.从而得到一种适用于甚大规模集成电路(ULSI)制备中铜互连线技术的化学机械抛光(CMP)的新型抛光液.     

集成电路多层铜布线阻挡层CMP技术与材料

以化学机械全局平面化(CMP)动力学过程和机理为基础,在抛光浆料中采用粒径为15～20nm的硅溶胶作为CMP磨料,保证了高的抛光速率(200nm/min),同时可有效降低表面粗糙度,减少损伤层的厚度.     

ULSI制造中铜CMP抛光液的技术分析

对ULSI制造中的层间介质化学机械抛光的发展趋势和要求进行了讨论,分析了铜化学机械抛光的材料去除过程、影响因素和抛光液的重要作用,讨论了酸性和碱性两种铜抛光液的组成和一些组分的功能,对研究铜化学机械抛光的电化学手段进行了阐述和机理分析,指出了铜化学机械抛光今后的研究趋势和重点以及抛光液研究的发展方向.