阻挡层CMP中表面活性剂对抛光效果的影响

研究了阻挡层在化学机械抛光过程中表面活性剂的作用。利用5种活性剂体积分数不同的抛光液对3英寸(1英寸=2.54 cm)Cu/Ta/SiO2光片进行抛光。通过抛光前后质量变化可得各晶圆片的抛光速率,再对12英寸布线晶圆片进行抛光,利用台阶仪测量抛光前后碟形坑大小的变化,最后利用原子力显微镜对抛光后布线晶圆片的表面形貌进行测试。研究表明抛光液中活性剂体积分数不同会引起抛光速率的变化,也会影响碟形坑的修正效果。当抛光液中活性剂体积分数达到2.0%时,修正值达到85.6 nm/min,优于其他活性剂体积分数时的修正值。另外,活性剂体积分数的增加有助于降低抛光后晶圆表面的粗糙度。活性剂体积分数小于3.0%时,粗糙度随着活性剂体积分数的增加而降低。这一发现可以对配制抛光液时活性剂体积分数的确定起到一定的参考作用。     

新型阻挡层抛光液对CMP后清洗效果的影响

当集成电路制造工艺缩小到14 nm及以下,阻挡层抛光清洗后表面缺陷严重影响芯片成品率。针对新型碱性阻挡层抛光液,与线上抛光液对比,通过检测抛光清洗后的晶圆表面缺陷,研究了不同阻挡层抛光液对CMP后清洗效果的影响。研究结果表明：当新型碱性阻挡层抛光液中不含盐酸胍时,抛光清洗后的晶圆表面存在大量划伤,盐酸胍的加入可同时提高TEOS和Cu的去除速率,且显著降低表面划伤数量;使用单一成分清洗液对不同阻挡层抛光液CMP后的晶圆清洗,新型阻挡层抛光液抛光清洗后的晶圆表面无任何污染颗粒,利于CMP后清洗,而线上抛光液的晶圆表面存在大量有机残留物和氧化物颗粒,需复配清洗液清洗;相比较线上阻挡层抛光液+复配清洗液工艺,使用新型碱性阻挡层抛光液+单一成分清洗液工艺产生的Cu/Ta界面腐蚀小,抛光清洗后的晶圆表面无明显的宽线条边缘缝隙和细线条表面塌陷的现象。     

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。     

抛光液添加剂协同作用对铜互连阻挡层CMP后碟形坑及蚀坑的影响

为了有效控制铜互连阻挡层化学机械平坦化(CMP)过程中产生的碟形坑和蚀坑等缺陷,研究了在低磨料下柠檬酸钾(CAK)和FA/OⅡ络合剂协同作用对Cu/TEOS去除速率、碟形坑和蚀坑修正的影响.结果表明:加入质量分数为1％CAK后,TEOS去除速率增加了31.6 nm/min,Cu的去除速率无明显变化,说明CAK在不影响C...     

ULSI铜布线阻挡层Ta CMP及抛光液的研究

ULSI多层铜互连线中,由于Cu与Ta的硬度不同带来抛光速率的差异,使得在CMP过程中各种缺陷如碟形坑缺陷、磨蚀缺陷极易发生。研究分析了H2O2、有机碱对Cu和Ta抛光速率的影响,并进行了不同抛光液配比的试验。实验证明,在温度为30℃、压力0.08 MPa,转速60 r/min、抛光液流量为160 mL/min、抛光液成份为V(H2O2)∶V(有机碱)∶V(活性剂)∶V(螯合剂)=5∶15∶15∶25时,抛光速率一致性较好,能够有效降低碟形坑的出现几率;Cu、Ta的抛光速率均为500 nm/min左右,实现了CMP的全局平坦化。     

多种IC设计中Cu CMP阻挡层浆料选择和去除率的控制

集成电路的前缘技术是在低k介质材料上设计3个盖层的复杂结构,上面的盖层可以用TEOS(tetraethyl orthosilicate)四乙基原硅酸盐和/或氮化硅(SiN),下面的层可以在低k介质之上用氮碳化硅(SiCN),碳化硅(SiC),或CDO(carbon dopped oxide)直接生成。因此,对于适合铜CMP的选择性浆料,除了具备的高去除率之外,须是在去除上面盖层后能够在下面的介质层表面上终止的浆料。Rohm和Haas电子材料已经开发出能够有效地去除TaN,TEPS,SiN,CDO和/或SiCN,或这些材料的任一化合物的一系列浆料,或者是能够在TEOS、SiN、CDO、SiCN和SiC的任何一种或两种薄膜表面终止,这完全取决于这些特殊浆料的配方设计,通过一两种添加剂控制去除率达到要求。系列浆料中的大多数浆料研磨剂的含量较低,在低压力的情况下具有良好的去除率,为了适应多种行业的需求,高低pH值均可使用。大多数浆料是可调的,用一种或两种添加剂来控制薄膜的去除率。描述和讨论了这些浆料的改良原理。