复合磨料的制备及其对层间介质CMP性能的影响

以SiO₂为内核、CeO₂为外壳制备出了核壳结构复合磨料，用以提升集成电路层间介质的去除速率及表面一致性。采用扫描电子显微镜(SEM)观察复合磨料的表面形貌，利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和X射线光电子能谱仪(XPS)分析复合磨料的表面物相结构及化学键组成。研究结果表明，所制备的复合磨料呈现出“荔枝”形，平均粒径为70～90 nm, CeO₂粒子主要以Si—O—Ce键与SiO₂内核结合。将所制备的复合磨料配置成抛光液进行层间介质化学机械抛光(CMP)实验。实验结果表明，Zeta电位随着pH值的降低而升高，当pH值约为6.8时达到复合磨料的等电点。当pH值为3时，层间介质去除速率达到最大，为481.6 nm/min。此外，研究发现去除速率还与摩擦力和温度有关，CMP后的SiO₂晶圆均方根表面粗糙度为0.287 nm。