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。     

半导体材料加工过程的化学方法应用

在半导体材料的加工过程中,很多重要步骤都涉及到了化学作用,讨论了半导体材料加工过程中化学缓蚀、化学机械抛光和清洗步骤的化学作用原理,介绍了从化学角度分析和优化半导体加工工艺的观点。     

Achievement of high planarization efficiency in CMP of copper at a reduced down pressure

We report improved planarization efficiency (ratio of step height reduction and removed layer thickness) in chemical-mechanical planarization (CMP) of copper lines at a down pressure of 2 psi. The CMP slurry used to achieve these results contains fumed silica particles (abrasive), β-alanine (surface complexing agent) and H₂O₂ (oxidizer), combined with dissolution inhibiting ammonium dodecyl sulfate (ADS) and/or low concentrations (≤1 mM) of benzotriazole (BTAH) at a solution pH of 4.0. When only ADS or BTAH is used, Cu dissolution rate is reduced, but at the cost of somewhat low planarization efficiency. Combination of ADS (typically 3 mM) and BTAH (≤1 mM) in the slurry significantly improves both the surface polish rates and the planarization efficiency. The processed surface (examined by optical profilometry) is noticeably defect-free for this particular system. The mechanisms of surface dissolution and passivation are discussed, and contact angle data are used to elucidate the surface passivating nature of the inhibitor films. The results presented here are relevant for further developments in the area of low pressure CMP of Cu lines overlying fragile low-k dielectrics in the new interconnect structures.     

硅片化学机械抛光表面材料去除非均匀性实验

化学机械抛光技术已成为超大规模集成电路制造中实现硅片全局平面化的实用技术和核心技术。CMP的最大问题之一是硅片材料去除的非均匀性,它是集成电路对硅片表面平坦化需求的一个重要指标。文章提出了硅片表面材料去除非均匀性计算公式,在CP-4实验用抛光机上进行了硅片化学机械抛光实验,并用美国ADE公司生产的WaferCheck-7200型非接触式电容厚度测量设备对单晶硅片的厚度进行高精度检测,经过计算,得出了不同抛光速度下硅片表面材料去除非均匀性的数据,为理解硅片CMP材料去除非均匀性形成机理,进一步揭示硅片CMP材料去除机理提供了理论依据。     

Material removal mechanisms in electrochemical-mechanical polishing of tantalum

Material removal mechanisms in tantalum chemical-mechanical polishing (CMP) and electrochemical-mechanical polishing (ECMP) were investigated using the single frequency electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Through measuring the impedance of the tantalum surface, the single frequency EIS scan made it possible to observe the CMP and ECMP processes in situ. The impedance results presented competing mechanisms of removal and formation of a surface oxide layer of tantalum. Analysis indicated that the thickness of the oxide layer formed during polishing was related to the mechanical power correlated to the friction force and the rotating speed. Furthermore, the rate of growth and removal of the oxide film was a function of the mechanical power. This understanding is beneficial for optimization of CMP and ECMP processes.     

叠前弹性参数反演方法及其应用

叠前时间偏移和AVO反演相结合的叠前弹性参数反演技术为岩性和隐蔽性油气藏勘探提供了较为有效的储层识别方法。依据弹性波传播的基本理论和平面纵波入射的反射和透射Zoeppritz方程,给出了计算弹性参数的公式。算法实现的基本原理是：首先将叠前时间偏移的共反射点（CRP）道集转化为角道集;然后基于角道集应用最小平方方法进行优化求解,得到各弹性参数剖面;最后通过计算结果建立地质模型,并进行反演,进而进行储层描述和含油性预测。利用理论模型对叠前弹性参数反演方法进行了验证,结果显示方法的计算误差较小。将方法应用于复杂陆相断陷盆地地震资料反演,并与商业软件的反演结果进行了对比分析,结果表明,叠前弹性参数反演方法的分辨率较高,钻井资料证实其储层预测精度也较高。     

三维叠前深度偏移技术在潜山成像中的应用

孤西潜山带地质构造复杂,埋藏深,地震资料信噪比低,准确成像困难。采用三维叠前深度偏移方法对孤西潜山带的连片常规三维地震资料和高精度三维地震资料进行了重新处理。对各区块数据在频率、相位、信噪比和覆盖次数等方面的差异进行了归一化、匹配滤波和剩余能量补偿等处理;基于叠前时间偏移进行了速度分析,参考井速度和合成地震记录,建立了初始速度模型;对偏移参数进行了测试和选取,采用Kirchhoff积分叠前深度偏移方法对资料进行了偏移处理。结果表明,叠前深度偏移提高了地质构造复杂地区的成像质量,断层和潜山内幕反射清晰,层位深度与钻井深度吻合较好,发现了新的有利构造。     

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。     

先进ATHENATM选用策略与对准功能

基于先进科技对准规格的减缩,对准仪量测数据的应用也变得更为重要。不同对准策略的选择所引起的结果,对全部对准预算有很重要的影响。介绍两个主要科技研发项目:先进对准配套和对准标的设计。     

高速全晶圆薄膜厚度均匀图像在CMP工艺快速评定中的应用

应用高速度、高点密度熏覆盖全晶圆的薄膜检测仪得到的膜厚均匀图像来对CMP工艺进行快速评定。高点密度、全晶圆的膜厚均匀图像能即时显现出CMP工艺中的非对称性膜厚均匀问题并为根源分析和工艺改进提供快速反馈。对一些用常规的稀疏抽样点薄膜测量方法难以检测到但常见的CMP工艺中导致非对称性膜厚均匀问题熏例如垫片异常熏抛光机头安装不当熏空白晶圆nanotopography等进行比较分析和探讨。