抛光时间对多层铜布线阻挡层CMP效果的影响

为了提升多层铜布线阻挡层化学机械抛光(CMP)的平坦化效果,以获得平坦度高和质量好的表面,研究了不同抛光时间对阻挡层抛光后平坦化效果和表面质量的影响。CMP实验使用自主研发的碱性抛光液,固定抛光液组分不变,在60 s、40 s+20 s与30 s+30 s三种不同抛光时间下对阻挡层材料和图形片进行了CMP实验。实验结果表明,改变抛光时间可以提高Cu去除速率和降低正硅酸乙酯(TEOS)去除速率;其中40 s+20 s抛光后碟形坑和蚀坑深度修正分别约为40 nm和20 nm;铜沟槽内铜线条剩余厚度为225.7 nm,基本与工业生产目标值225 nm相匹配;图形片CMP后表面缺陷数量降低至189颗;铜镀膜片抛光后表面粗糙度降低至0.351 nm。

柠檬酸在钴基铜互连CMP及后清洗的研究进展

钴(Co)具有较低的电阻率、良好的热稳定性、与铜(Cu)粘附性好等优点,可以替代钽(Ta)成为14 nm以下技术节点集成电路(IC)Cu互连结构的新型阻挡层材料。化学机械抛光(CMP)是唯一可以实现Cu互连局部和全局平坦化的方法,也是决定Co基Cu互连IC可靠性的关键技术。柠檬酸含有羟基,在电离后对金属离子有较强的络合作用,成为Co基Cu互连CMP及后清洗中的主要络合剂。文章评述了柠檬酸在Cu互连CMP及后清洗中的应用和研究进展,包括柠檬酸对Cu/Co去除速率选择比、Co的表面形貌以及Co CMP后清洗中Co表面残留去除等方面的影响,并展望了络合剂及Cu互连阻挡层CMP的发展趋势。

铜在氨水介质铁氰化钾CMP抛光液中抛光速率及其影响因素的研究

本文研究了腐蚀介质氨水、成膜剂铁氰化钾及磨粒γ_Al2 O3 浓度、抛光压力和抛光转速对铜化学_机械抛光速率的影响 .解释了各影响因素的影响机理 .实验表明了在一定范围内抛光速率与抛光压力及抛光转速呈线性关系 ,组分浓度对抛光速率的影响为非线性关系 ,Preston系数Kp是变量 .最大抛光速率的化学_机械抛光液的配方为 :4 %K3Fe(CN) 6 + 1 %NH3·H2 O + 2 5%γ -Al2 O3,Kp=0 .0 2 3 83 ;工艺条件为 :3 0 0r/min、80kpa .最佳抛光效果为 :Ra=50nm ,Rmax=4 0

适于ULSI的一种新的铜的CMP抛光液

采用纳米级二氧化硅代替国际上惯用的三氧化二铝作磨料 ,解决了抛光液的悬浮问题 ,得到了很好的抛光表面 .采用无金属离子的有机碱作络合剂及 p H调制剂 ,使用了无金属离子的氧化剂解决了铜离子沾污问题和制约硅溶胶作磨料的凝胶问题 .从而得到一种适用于甚大规模集成电路 (U L SI)制备中铜互连线技术的化学机械抛光(CMP)

铜在氨水介质铁氰化钾抛光液中CMP的电化学行为研究

应用电化学测试技术研究了介质浓度 (包括pH值 )和成膜剂浓度对铜表面成膜及铜抛光过程的影响 ,探讨了成膜厚度及其致密性与抛光压力、抛光转速的关系 ,考察了压力及转速对抛光过程的作用 ,找出影响抛光过程及抛光速率的电化学变量 .用腐蚀电位及腐蚀电流密度的变化解释了抛光过程的电化学机理 ,通过成膜速率及除膜速率的对比得出了抛光过程的控制条件 .证明了在氨水溶液介质中、以铁氰化钾为成膜剂、纳米γ -Al2 O3为磨粒的抛光液配方是可行的 ,其抛光控制条件为压力 10psi、转速 30

铜膜高去除速率CMP碱性抛光液的研究及其性能测定

目的探索适合于TSV技术的最佳CMP工艺。方法在碱性条件下,利用碱性FA/O型鳌合剂极强的鳌合能力,对铜膜进行化学机械抛光,通过调节抛光工艺参数及抛光液配比,获得超高的抛光速率和较低的表面粗糙度。结果在压力27.56 kPa,流量175 mL/min,上下盘转速105/105 r/min,pH=11.0,温度40℃,氧化剂、磨料、螯合剂体积分数分别为1%,50%,10%的条件下,经过CMP平坦化,铜膜的去除速率达2067.245 nm/min,且表面粗糙度得到明显改善。结论该工艺能获得高抛光速率。

ULSI多层铜布线CMP影响因素分析研究

研究了ULSI多层互连工艺中铜布线的CMP的机理;对影响抛光速率和抛光后表面状态的诸因素,如抛光条件、抛光方式和抛光耗材进行了分析;特别针对抛光液对铜布线CMP的影响,提出了目前存在的主要问题,并对未来的研究方向和研究内容进行了展望。

ULSI铜互连线CMP抛光液的研制

介绍了一种碱性抛光液 ,选用有机碱做介质 ,Si O2 水溶胶做磨料 ,依据强络合的反应机理 ,克服了 Si O2 水溶胶做磨料对铜去除速率低及在溶液中凝胶的难点 .实验结果表明 :该抛光液适用于 Cu化学机械抛光过程第一阶段的抛光 ,并达到了高抛光速率及铜 /钽 /介质层间的高选择性的效果 .

ULSI制备中Cu布线的CMP技术及抛光液的研究

对 ＵＬＳＩ制备中铜布线技术作了系统的介绍。对 ＣＭＰ相关技术到抛光机理、浆料的种类及成分均作了整体的分析和论述，并对目前存在问题及解决的方法和发展方向进行了分析和讨论。此外，还对新研制的一种新型、高效、无污染的浆料进行了介绍。

ULSI多层布线中Cu的CMP技术

作者对当前 ULSI多层布线中金属铜的 CMP技术作了系统的介绍 ,对抛光机理、多层布线中铜图案成型技术、浆料目前的种类及成分和表面完美性问题作了详细地分析和论述 ,并对目前存在问题及解决的方法和发展方向进行了讨论。

分散剂对铜CMP材料去除率和表面粗糙度影响的实验研究

使用5种分散剂,SiO2水溶胶为磨料、H2O2为氧化剂,分别进行抛光实验。结果表明:二乙烯三胺和吡啶2种分散剂相对较好,二乙烯三胺(质量分数0.05%)对铜的材料去除率达到570.20nm/min,表面粗糙度为Ra1.0760nm,吡啶(质量分数0.75%)的材料去除率为373.69nm/min,表面粗糙度为Ra1.5776nm;二乙烯三胺提高了抛光液的碱性并增强了对铜金属的腐蚀作用是材料去除率提高的主要原因,其多胺基的极性吸附和与胶体分子羟基的化学键作用提高了抛光液磨粒胶体表面的zeta电位,较大的分子链有效地提高了磨料粒子间的空间排斥力,故较好的纳米磨料粒子分散性使抛光表面粗糙度降低。

铜在含碘酸钾的CeO_2浆料中CMP的抛光速率及影响因素的研究

研究了氧化剂碘酸钾及抛光粒子CeO2的浓度、抛光转速和抛光压力对铜的化学机械抛光速率的影响,并初步解释了影响因素的机理。实验表明在一定范围内材料的去除速率与抛光压力、抛光转速的关系可以用Preston方程的一般式R=KPαVβ来表示,并据此可得到α,β和K的值;而氧化剂和抛光粉浓度对抛光速率的影响无明确的规律。在0.2 mol/L KIO3+5%CeO2、压力11.703 kPa、转速25 r/min的条件下,铜去除速率为43.9 nm/min,抛光效果Ra=10.9 nm,Rmax=112 nm。

ULSI制造中铜CMP抛光液的技术分析

对ULSI制造中的层间介质化学机械抛光的发展趋势和要求进行了讨论,分析了铜化学机械抛光的材料去除过程、影响因素和抛光液的重要作用,讨论了酸性和碱性两种铜抛光液的组成和一些组分的功能,对研究铜化学机械抛光的电化学手段进行了阐述和机理分析,指出了铜化学机械抛光今后的研究趋势和重点以及抛光液研究的发展方向。

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。

低压力Cu布线CMP速率的研究

采用低介电常数材料(低k介质)作为Cu布线中的介质层,已经成为集成电路技术发展的必然趋势。由于低k介质的低耐压性,加工的机械强度必须降低,这对传统化学机械抛光(CMP)工艺提出了挑战。通过对CMP过程的机理分析,提出了影响低机械强度下Cu布线CMP速率的主要因素,详细分析了CMP过程中磨料体积分数、氧化剂体积分数、FA/O螯合剂体积分数等参数对去除速率的影响。在4.33 kPa的低压下通过实验得出,在磨料体积分数为20%,氧化剂体积分数为3%,FA/O螯合剂体积分数为1.5%时可以获得最佳的去除速率及良好的速率一致性。

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。

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。

碱性抛光液中H_2O_2对铜布线CMP的影响

化学机械平坦化(CMP)过程中,抛光液的化学作用对平坦化效果起着不可替代的作用。介绍了碱性抛光液中氧化剂(H2O2)对铜布线CMP的作用:H2O2对铜的强氧化性可以将铜氧化为离子状态,然后在螯合剂的螯合作用下快速去除铜膜;H2O2对铜的钝化作用可以保护凹处铜膜不被快速去除,从而有效降低高低差。此外,还研究了碱性抛光液中不同H2O2浓度对铜的静态腐蚀速率、动态去除速率及铜布线平坦化结果的影响。研究表明:抛光液对铜的静态腐蚀速率随H2O2浓度的增大逐渐降低然后趋于饱和;铜的动态去除速率随H2O2浓度的增大而逐渐降低;抛光液的平坦化能力随H2O2浓度的增大逐渐增强再趋于稳定。

ULSI制造中铜CMP抛光液研究

ULSI制造中的层间介质化学机械抛光的发展趋势和要求进行了讨论,分析了铜化学机械抛光的材料去除过程,讨论了酸性和碱性两种铜抛光液的组成和一些组分的功能,指出了今后抛光液的研究发展方向。

300mm铜膜低压低磨料CMP表面粗糙度的研究

随着集成电路特征尺寸的减小、低k介质的引入及晶圆尺寸的增加,如何保证在低压无磨料条件下完成大尺寸铜互连线平坦化已经成为集成电路制造工艺发展的关键。采用法国Alpsitec公司的E460E抛光机在低压低磨料的条件下,研究了12英寸(1英寸=25.4 mm)无图形(blanket)铜膜CMP工艺和抛光液配比对抛光表面质量的影响。实验结果表明,在压力为0.65 psi(1 psi=6.89×103 Pa),抛光液主要成分为体积分数分别为5%的螯合剂、2%的氧化剂和3%的表面活性剂。抛光后表面无划伤,表面非均匀性为0.085,抛光速率为400 nm.min-1,表面粗糙度为0.223 nm,各参数均满足工业化生产的需要。