碱性阻挡层抛光液各成分对CMP的影响

为实现图形片的全局平坦化,通过研究碱性阻挡层抛光液各成分对铜和介质(TEOS)去除速率的影响,遴选出一种碱性阻挡层抛光液。在此抛光液基础上添加不同质量分数的盐酸胍,对钽光片进行抛光,选出满足要求的抛光液,并在中芯国际图形片上验证此抛光液的修正能力。实验表明,当磨料质量分数为20%、盐酸胍质量分数为0.3%、I型螯合剂(FA/O I)体积分数为1%、非表面活性剂体积分数为3%时,钽和TEOS去除速率之和是铜去除速率的3.3倍,此种碱性阻挡层抛光液对钽的去除速率为42 nm/min,各项参数均满足工业要求。与商用酸性、碱性抛光液相比,该抛光液对碟形坑和蚀坑有更好的修正能力。     

不同体积分数螯合剂对Cu-BTA去除的影响

化学机械抛光(CMP)过程中苯并三氮唑(BTA)与金属铜反应生成表面难溶、难以去除的Cu-BTA钝化膜,是抛光后清洗过程中主要去除的对象。采用自主研发的FA/OⅡ型碱性螯合剂作为清洗液的主要成分,并对清洗过程中有效去除Cu-BTA的螯合剂体积分数进行了研究。通过Cu-BTA膜厚生长实验,确定Cu-BTA的生长方式。根据BTA在不同FA/O型螯合剂中溶解度对比实验,确定FA/OⅡ型螯合剂为清洗液的主要成分。通过大量实验得到,FA/OⅡ型螯合剂体积分数为0.007 5%~0.015%时,能有效去除Cu-BTA钝化膜及表面其他残留物,接触角下降到29°,表面粗糙度得到改善约为3.91 nm。此外,静态腐蚀速率实验进一步验证接触角的测试结果,确定有效去除Cu-BTA的螯合剂体积分数。     

碱性阻挡层CMP后铜布线粗糙度的影响机理分析

The surface roughness seriously affects the performance of devices after barrier CMP. Due to the high surface roughness of copper line, the local resistance of a device will be high when working, then the copper line will overheat prompting the generation of electro-migration and the circuit will lose efficacy. Reducing the surface roughness of the copper line in barrier CMP is still an important research topic. The main factors influencing the surface roughness of copper line in alkaline barrier slurry are analyzed in the paper. Aimed at influencing the law on the surface roughness of copper line, using a new type of alkaline barrier slurry with a different p H of the chelating agent and changing the content of non-ionic surfactant, we then analyze the influencing law both on the surface roughness of copper line, and the influence mechanism. The experimental results show that with a chelating agent with a low p H value in the barrier slurry, the surface roughness of the copper line is 1.03 nm and it is the lowest in all of the barrier slurries, and with the increase of non-ionic surfactant concentration, the surface roughness of copper line is reduced to 0.43 nm, meeting the demand of further development of integrated circuits.     

Cu CMP过程中背压对膜厚一致性影响

在极大规模集成电路Cu布线的化学机械平坦化过程中,抛光后表面薄膜厚度的一致性是检验平坦化能力的重要参数。从抛光过程中晶圆所受背压方面着手,研究了在不同背压参数情况下抛光后表面薄膜的一致性,得出了在工作压力为103 mdaN/cm2(1 kPa=10 mdaN/cm2)时,最佳的背压参数为108 mdaN/cm2。采用此工艺参数进行抛光后得到的晶圆表面薄膜非均匀性为5.04%,即一致性可以达到94.96%,而且此时表面粗糙度为0.209 nm,从而得到了良好的抛光效果,为极大规模集成电路Cu布线化学机械平坦化的进一步发展提供了新的途径。     

TSV硅衬底CMP后表面微粗糙度分析与优化

为实现TSV硅衬底表面微粗糙度及去除速率的优化,对影响TSV硅衬底精抛后表面微粗糙度的关键因素——抛光液组分的作用进行分析。采用正交实验方法进行精抛液组分(包括有机胺碱、螯合剂、磨料和活性剂)配比控制的组合实验。实验结果表明,抛光液组分中活性剂体积分数对CMP过程中硅衬底片表面微粗糙度及去除速率的影响最为显著。优化抛光液组分配比条件下,CMP后硅衬底表面微粗糙度可有效降到0.272 nm(10μm×10μm),去除速率仍可达到0.538μm/min。将优化后的抛光液与生产线上普遍采用的某国际商用抛光液进行对比,在抛光速率基本一致的条件下,粗糙度有效降低50%。     

pH值对碱性抛光液速率稳定性的影响

通过分析pH值对碱性抛光液抛光速率稳定性的影响,得出了碱性抛光液抛光速率相对稳定的pH值区间,并与酸性抛光液进行了对比,在酸性环境中至少稳定24 h,pH≤4时甚至可稳定6天。在碱性环境中pH为8时稳定性效果较好。研究得出了不同体积分数的螯合剂对碱性抛光液速率稳定性的影响,河北工业大学微电子所研制的螯合剂为多羟多胺有机碱,具有调节pH的作用。随螯合剂的体积分数逐渐增加,碱性抛光液抛光速率的稳定性逐渐变差,因此在研究碱性抛光液配比时应注意螯合剂的体积分数,以提高稳定性。观察和分析了碱性抛光液在全pH值范围内的速率稳定性变化,并将碱性抛光液的pH值调至7以下,在不产生凝胶的前提下观察其速率的稳定性。     

TiO2薄膜CMP 抛光液组分的研究

在本文中,采用化学机械抛光(CMP)对TiO2薄膜进行平坦化处理,以降低TiO2薄膜表面粗糙度和提升抛光去除速率。实验基于优化的TiO2薄膜CMP工艺参数,通过研究抛光液组分：硅溶胶浓度、螯合剂和活性剂浓度以及抛光液pH值对材料去除速率和表面粗糙度的影响,获得最佳的抛光液组分。实验结果表明：在磨料SiO2浓度为8 %、螯合剂为10 ml/L、活性剂为50 ml/L,pH = 9.0时,TiO2薄膜材料去除速率(MRR)为65.6 nm/min,表面粗糙度(Ra)为1.26 ?(测试范围: 10 μm×10 μm),既保证了较高去除速率又降低了表面粗糙度。     

一种对铜抛光后去除苯并三氮唑的新型清洗剂的研究

在化学机械平坦化(CMP)后,铜表面会残留一些颗粒污染(如二氧化硅)和有机物(如苯并三氮唑),这些杂质都会对集成电路造成很大的危害,因此CMP后清洗是必比不可少的过程。尤其是苯并三唑(BTA),它会和铜在其表面生成一层致密的Cu-BTA膜,使铜的表面疏水。这就要求有一种可以有效去除铜表面BTA的清洗剂。本次研究中提出的新型复合清洗剂主要来解决两个问题：一个是BTA的去除问题,另一个是清洗液对铜表面腐蚀的问题。清洗剂的主要成分有两种,一种是FA / OⅡ型碱性螯合剂,它主要用来去除BTA,另一种是FA / O I型表面活性剂,它主要用来解决铜表面的腐蚀问题。通过接触角和电化学的手段来表征BTA的去除情况。表面活性剂的抗腐蚀能力主要通过电化学实验来反映。本文提出的复合清洗剂在不腐蚀铜表面的前提下对于BTA的去除很有优势。关键词： 去除苯并三氮唑;碱性螯合剂;表面活性剂; 腐蚀抑制剂     

pH值对低磨料碱性铜抛光液稳定性的影响

稳定性是衡量化学机械抛光(CMP)中抛光液性能的一个重要指标,低磨料和低pH值是抛光液发展的方向.研究了不同pH值对低磨料碱性铜抛光液稳定性的影响.选取了磨料质量分数为1％的抛光液,加入磷酸调节pH值,得到pH值分别为7.3,8.11,9.21,10.02和11.04抛光液,测量比较了各组抛光液随存放时间的变化其pH值、磨料粒径、Zeta电位和铜去除速率的变化.结果表明,低磨料碱性铜抛光液的pH值随时间的延长而降低,磨料粒径也随存放时间的延长而变大,抛光液的Zeta电位的绝对值随pH值的降低而降低,铜的去除速率随抛光液的存放时间的增加而降低,当pH值为9.21～10.02时,抛光液存放时间超过48 h.