蓝宝石衬底片化学机械抛光的研究

为了提高蓝宝石化学机械抛光（CMP）效果，对其抛光工艺进行了研究。采用SiO2磨料对蓝宝石衬底片进行抛光，分析了抛光时的温度、pH条件、磨料粒径及浓度，结果表明，采用80nm大粒径、高浓度的SiO2磨料，既可以保证抛光速率，又能得到良好的表面状；当pH值在10～12时，可加速蓝宝石在碱性条件下的化学反应速率，从而提高抛光速率；在30℃时，能较好地平衡化学作用与机械作用，获得平滑表面；加入适量添加剂，可增大反应产物的体积，易于提高机械作用的效果，以获得较高的去除速率。     

用于铜的化学机械抛光液的研究

文中介绍了一种以碱性抛光液对铜进行全局平面化的方法 ,讨论了以 Si O2 水溶胶为磨料的抛光液在Cu-CMP过程中的化学 (络合 )作用及反应机理 ,并给出了抛光液的配比及上机实验结果。结果表明 :该抛光液用于对带有阻挡层和介质层的铜抛光 ,达到了对铜层的高去除速率和高选择比 ,取得了较好的全局平面化效果     

非离子表面活性剂在钽基阻挡层CMP中的作用

碱性条件下,非离子型表面活性剂在阻挡层化学机械平坦化中起着重要的作用。分别对阻挡层材料Cu、Ta以及SiO₂介质进行抛光,然后测量铜表面粗糙度。对含有不同浓度活性剂的抛光液进行接触角和Zeta电位的测试,并对活性剂的作用机理进行分析。活性剂体积分数达到3%时,铜表面粗糙度可达0.679 nm,抛光液在铜膜表面的接触角低至10.25°,Zeta电位达到-50.2 mV。实验结果表明,活性剂在减小粗糙度的同时可提高抛光液的湿润性和稳定性,便于抛光后清洗和长时间放置。     

CMP专用大粒径硅溶胶研磨料生长及控制机理

为满足甚大规模集成电路(ULSI)互连结构高质量、高效率化学机械抛光(CMP)的要求,以LaMer模型为理论指导,对恒液面聚合生长法制备大粒径、低分散度硅溶胶研磨料的粒径增长阶段进行了机理分析,并讨论了加料速率对平均粒径及分散度的影响;优化加料速率为3.6 mL/min,以此控制体系中硅酸浓度的变化趋势,避免产生两种类型的新晶核,实现了单纯的粒径增长.以胶粒平均粒径28nm、分散度1.13的母液制备出粒径57nm、分散度1.07的硅溶胶.通过工艺调整并按照分级生长模式,进一步制得符合高质量、高效率CMP专用的大粒径(平均粒径为112nm)、低分散度(接近于1.00)硅溶胶研磨料.     

用于TSV硅衬底的碱性抛光液研究

在穿透硅通孔(TSV)工艺中,研究了碱性抛光液组分的组合方式和抛光液的稀释倍数对硅衬底去除速率的影响。分析了硅衬底的去除机理;研究了抛光液对Si/Cu去除速率的选择性;研究了抛光液的存储时间不同时pH值和硅衬底去除速率的变化。该抛光液通过在硅溶胶中依次加入表面活性剂、无机碱、有机胺碱,再用去离子水稀释15倍配制而成,并应用于TSV图形片。实验结果表明:该抛光液对硅衬底的去除速率较高,达到1.045 μm/min;采用该抛光液对TSV图形片抛光120 s后,铜柱露出2 μm;抛光液储存时间30天后,硅衬底去除速率仅损失1.3%。该碱性抛光液满足半导体制造行业要求。     

Synergetic effect of chelating agent and nonionic surfactant for benzotriazoleremoval on post Cu-CMP cleaning

The cleaning of copper interconnects after chemical mechanical planarization (CMP) process is a critical step in integrated circuits (ICs) fabrication. Benzotriazole (BTA), which is used as corrosion inhibitor in the copper CMP slurry, is the primary source for the formation of organic contaminants. The presence of BTA can degrade the electrical properties and reliability of ICs which needs to be removed by using an effective cleaning solution. In this paper, an alkaline cleaning solution was proposed. The alkaline cleaning solution studied in this work consists of a chelating agent and a nonionic surfactant. The removal of BTA was characterized by contact angle measurements and potentiodynamic polarization studies. The cleaning properties of the proposed cleaning solution on a 300 mm copper patterned wafer were also quantified, total defect counts after cleaning was studied, scanning electron microscopy (SEM) review was used to identify types of BTA to confirm the ability of cleaning solution for BTA removal. All the results reveal that the chelating agent can effectively remove the BTA residual, nonionic surfactant can further improve the performance.     

硅片研磨表面状态的改善和研磨液的改进

在硅片研磨过程中,由于应力的积累和剧烈的机械作用,硅片表面损伤严重,碎片率增加.介绍了一种改进的研磨液,不但把剧烈的机械作用转变为比较缓和的化学-机械作用,还能起到其他较好的辅助作用并对其各成分作用,进行了理论分析.硅片表面状态得到了一定程度的改善,提高了生产效率.     

铝薄膜CMP影响因素分析

提出了在碱性抛光液中铝薄膜化学机械抛光的机理模型,对抛光液的pH值、磨料、氧化剂浓度对过程参数的影响做了一些试验分析。试验结果表面粗糙度的铝薄膜所需的最优化CMP过程参数:硅溶胶粒径为15～20nm,pH值为10.8～11.2,氧化剂浓度为2.5%～3%。     

CLBO晶体化学机械抛光技术的研究

介绍了硼酸锂铯(CLBO)晶体的应用前景及在化学机械抛光过程中存在的问题,简要分析了晶体在常温下开裂的机理,选用无水溶剂对晶体进行化学机械抛光以防止加工过程中晶体的潮解开裂。分析了抛光液、压力、温度、pH值参数对抛光过程的影响,通过合适配比使速率可达1.5～2μm/min,且表面质量较好。