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。     

阻挡层抛光中布线槽铜电阻R_s的控制机制研究

布线槽处铜线条的电阻R_s关系着集成电路的响应速度和芯片的电特性。阻挡层抛光的过程中会造成布线槽处铜线条电阻R_s的变化,为了实现R_s的变化可控,使用FA/O螯合剂和JFC活性剂进行实验测试和机制研究。测试结果表明布线槽铜线条电阻R_s的变化取决于铜线条厚度的大小,铜线条厚度的大小是由铜线条去除速率VCu决定的。对含有不同浓度FA/O螯合剂和JFC活性剂的抛光液进行电化学实验研究,结果表明螯合剂FA/O对Cu2+有很强的螯合作用,可以促进抛光液对布线槽铜线条的化学作用,提高布线槽铜线条的去除速率VCu;活性剂JFC对布线槽铜线条表面有很强的钝化作用,可以抑制抛光液对布线槽铜线条的化学作用,减小布线槽铜线条的去除速率VCu。利用螯合剂FA/O的强螯合作用和活性剂JFC的强钝化作用实现了布线槽铜电阻R_s的控制。     

新型GLSI弱碱性铜抛光液稳定性研究

随着极大规模集成电路(GLSI)技术节点逐渐降低至28 nm,多层铜布线化学机械抛光过程中弱碱性抛光液的稳定性成为人们研究的热点.以四乙基氢氧化铵作为pH调节剂,配制不同pH值的新型弱碱性抛光液,研究各组抛光液的pH值、粒径、Zeta电位以及铜去除速率、表面粗糙度和去除速率一致性随存放时间(0,12,24,36和48 h)的变化,并与KOH作为pH调节剂的抛光液进行了对比.结果表明,pH值、粒径、Zeta电位在存放时间内基本不变.pH值大于10时平坦化效果较差,pH值为9.0时,平坦化效果较好,0和48 h铜去除速率为530 nm/min和493.1 nm/min,抛光后铜表面粗糙度为0.718和0.855 nm,铜去除速率一致性为4.31％和4.54％,该抛光液加入双氧水后可以稳定存放48 h以上,可满足工业生产的要求.     

集成电路铜互连钌阻挡层异质材料去除选择性的研究

针对集成电路铜互连钌阻挡层异质材料(包括Cu、Ru、TEOS)在化学机械抛光(CMP)中选择性差的问题,在SiO2 H2O2体系抛光液中研究了(NH4)2SO4和2,2′{[(甲基1H苯并三唑1基)甲基]亚氨基}双乙醇(TT)对Cu、Ru、TEOS去除速率的影响,并使用钌阻挡层图形片对抛光液的平坦化性能进行验证。结果表明,(NH4)2SO4的添加可以提高Cu、Ru和TEOS的去除速率,进一步加入TT后,Cu的去除速率减小,Ru和TEOS的去除速率基本不变。采用由5%(质量分数,下同)SiO2、0.15%H2O2、40 mmol/L(NH4)2SO4和1 g/L TT组成的抛光液对钌阻挡层图形片化学机械抛光30 s后,碟形坑和蚀坑的深度得到了有效降低。     

聚乙二醇对浅沟槽隔离中SiO2和Si3N4化学机械抛光速率选择性的影响

在CeO₂磨料质量分数为0.1%,抛光液pH为10的条件下,研究了非离子表面活性剂聚乙二醇(PEG-600)对浅沟槽隔离(STI)化学机械抛光(CMP)过程中SiO₂和Si₃N₄去除速率的影响。结果表明,PEG-600的加入可以明显减小Si₃N₄的去除速率,但对SiO₂去除速率的影响较小。当PEG-600质量分数为0.2%时,SiO₂和Si₃N₄的去除速率之比为31.04,抛光后SiO₂和Si₃N₄的表面粗糙度(Sq)分别降到0.416 nm和0.387 nm。     

新型碱性阻挡层抛光液的研究(英文)

为了达到Ta的高去除速率,通过实验改变碱性阻挡层抛光液中各组分的体积分数,研究各组分变化对阻挡层材料Cu和Ta抛光速率的影响。碱性阻挡层抛光液中,首先确定磨料及去离子水的比例,然后再改变盐酸胍和螯合剂等组分体积分数,得到Cu和Ta抛光速率的变化规律,便于选取此条件下阻挡层抛光液最佳配比。通过各种测试手段表征抛光液对12英寸(1英寸=2.54 cm)布线片碟形坑修正能力及铜布线表面粗糙度的影响。结果表明,Ta和Cu材料的抛光速率随各组分变化规律明显,当磨料体积分数为30%、盐酸胍体积分数为3%以及螯合剂体积分数为1%时,可以达到Ta和Cu的最大抛光速率差。优化后的新型阻挡层抛光液1 min内可以实现碟形坑的有效修正及粗糙度的明显降低。     

PS-b-PDMS—b—PS三嵌段共聚物改性环氧树脂的研究

将聚苯乙烯-b-聚二甲基硅氧烷-b-聚苯乙烯三嵌段共聚物(PS-b-PDMS-b-PS)与环氧树脂共混制备出一种疏水性环氧涂层.研究了PS-b-PDMS-b-PS的添加量对涂膜的表面性能、柔韧性、耐化学介质稳定性等性能的影响.研究表明:加入少量PS-b-PDMS-b-PS就能显著改善涂膜的表面性能,赋予涂膜疏水性,当PS-b-PDMS-b-PS添加量为10%(质量分数,下同)时,涂膜比纯的环氧树脂固化涂膜接触角提高了39.8°.随着PS-b-PDMS-b-PS添加量的增加,涂膜的柔韧性也得到明显改善,且涂膜仍具有良好的耐化学介质稳定性.     

碱性Cu布线抛光液速率特性及平坦化性能的研究

Cu的双大马士革工艺加上化学机械平坦化(CMP)技术是目前制备Cu布线行之有效的方法。CuCMP制程中,抛光液起着至关重要的作用,针对目前国际主流酸性抛光液存在的问题和Cu及其氧化物与氢氧化物不溶于水的难题,研发了多羟多胺碱性Cu布线抛光液,研究了此抛光液随压力、转速及流量变化的特性,同时也研究了其对布线片的平坦化能力。结果表明,抛光液对Cu的去除速率随压力的增大而显著增大,随转速及流量的增加,Cu的去除速率增大缓慢,显著性依次为压力转速>流量。通过对Cu布线抛光实验表明,此抛光液能够实现多种尺寸Cu线条的平坦化。说明研发的碱性抛光液能够实现Cu布线抛光后产物可溶,且不含抑制剂等,能够实现布线片的平坦化。     

新型抛光后晶片表面金属离子清洗工艺

本文提出了一种新型的利用金刚石膜电极电化学氧化进行抛光后晶片金属离子污染的清洗方法。金刚石膜电极电化学氧化,可以制备氧化性强的过氧焦磷酸盐,过氧焦磷酸盐可以有效的氧化表面有机物,同时过氧焦磷酸盐被还原成的焦磷酸盐具有很强的配合力,它能与铜等金属离子络合。将三块晶片在0.01mol/L的CuSO4溶液中进行金属离子污染后进行清洗对比实验。对比实验有三部分,一是采用金刚石膜电化学氧化制备的过氧焦磷酸盐进行清洗,二是传统的RCA清洗方法,三是去离子水清洗。XPS测试结果表明,过氧焦磷酸盐清洗与RCA清洗方法对金属离子的去除效果均小于ppm级。过氧焦磷酸盐清洗对有机物的清洗效果优于传统的RCA清洗方法。因此金刚石膜电化学氧化清洗方法可以有效去除有机污染以及金属离子污染,实现了一剂多用,减少清洗步骤,达到节能环保的目的。     

A new cleaning process for the metallic contaminants on a post-CMP wafer's surface

This paper presents a new cleaning process using boron-doped diamond(BDD) film anode electrochemical oxidation for metallic contaminants on polished silicon wafer surfaces.The BDD film anode electrochemical oxidation can efficiently prepare pyrophosphate peroxide,pyrophosphate peroxide can oxidize organic contaminants,and pyrophosphate peroxide is deoxidized into pyrophosphate.Pyrophosphate,a good complexing agent,can form a metal complex,which is a structure consisting of a copper ion,bonded to a surrou...