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。     

碱性抛光液对铜布线电特性的影响

随着互连电路的规模发展到亚微米级,互连延迟已经成为超过门延迟的重要因素。减小延迟在互连结构中是不可避免的问题。化学机械抛光是最适合在多层铜互连结构中达到平整化目的的手段。出于对整体过程的考虑,我们将考察化学机械抛光对铜晶圆片电特性的影响。在这篇文章中,我们将考察两种抛光液在化学机械抛光中的影响,一种抛光液是酸性抛光液,来自于SVTC,另一种是碱性抛光液,由河北工业大学提供的。着重考察了三个方面的特性,电阻,电容和漏电流。电阻测试结果显示,河北工业大学提供的抛光液抛光后,电阻更小。而被两种抛光液抛光后的电容则相差不多,电容值分别为1.2 E^-10F 和1.0 E^-10F。同样,河北工业大学提供的抛光液抛光后的漏电流是1.0E^-11A,低于SVTC提供的酸性抛光液。结果显示,河北工业大学提供的碱性抛光液会产生小的碟形坑和氧化物损失,优于SVTC提供的酸性抛光液。     

纳米二氧化硅抛光液对低k材料聚酰亚胺的影响

以3英寸的P型〈111〉硅片为衬底,经过旋涂固化制备低介电常数(低k)材料聚酰亚胺。对聚酰亚胺进行化学机械抛光(CMP),考察实验前后,纳米二氧化硅抛光液对低k材料的结构和介电常数。实验中应用了2种纳米二氧化硅抛光液:一种是传统的铜抛光液;另一种为新型的阻挡层抛光液。通过扫描电镜(SEM)和介电常数测试结果显示,2种抛光液对低k材料,不论是在结构还是电特性方面的影响都不大。经铜抛光液抛光后,k值从最初的3.0变到3.08;经阻挡层抛光液抛光后,k值从最初的3.0变到3.28。实践证明,这两种纳米二氧化硅抛光液可以应用于集成电路。     

碱性纳米SiO_2溶胶在化学机械抛光中的功能

纳米SiO2是一种性能优越的功能材料,化学机械抛光(CMP)过程的精确控制在很大程度上取决于对纳米SiO2功能的认识。但是目前对碱性纳米SiO2在CMP过程中的功能还没有完全弄清楚,探讨它在CMP中作用是提高CMP技术水平的前提。纳米SiO2溶胶的表面效应使其表面存在大量的羟基,在CMP过程中纳米SiO2表面羟基与碱反应生成硅酸负离子,硅酸负离子再与硅反应来降低纳米SiO2的表面能量,同时达到除去硅的目的。综上所述,碱性纳米SiO2在CMP的过程中不仅起到了磨料的作用,同时参加了化学反应,在此基础上提出了在碱性条件下纳米SiO2与硅的反应机理。     

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。     

A new cleaning process combining non-ionic surfactant with diamond film electrochemical oxidation for polished silicon wafers

This paper presents a new cleaning process for particle and organic contaminants on polished silicon wafer surfaces.It combines a non-ionic surfactant with boron-doped diamond(BDD) film anode electrochemical oxidation. The non-ionic surfactant is used to remove particles on the polished wafer's surface,because it can form a protective film on the surface,which makes particles easy to remove.The effects of particle removal comparative experiments were observed by metallographic microscopy,which showed tha...     

一种去除化学机械抛光后残留有机物的新方法

提出硅片化学机械抛光后表面残留的有机物污染,介绍金刚石膜电化学合成过氧化物的方法与原理.根据有机物易被氧化分解的特性,采用金刚石膜电化学法合成过氧化物,利用过氧化物的氧化性氧化分解硅片化学机械抛先后表面的有机物残留配合特选的表面活性剂,并加超声清洗,物理化学方法结合,从而达到去除有机物污染的目的.实验表明,利用金刚石膜电化学法合成的过氧化物配合特选的表面活性剂作为清洗试剂,加超声进行清洗,能够有效去除硅片化学机械抛光后表面的有机物残留,达到较好的清洗效果.     

卡盘转速及喷淋臂摆动方式对晶片腐蚀性能的影响

随着晶片尺寸的不断增大,精准控制单片湿法腐蚀速率及非均匀性变得越来越具有挑战性.主要研究了300 mm单片湿法腐蚀工艺过程中,喷射稀释氢氟酸时卡盘的旋转速度和喷淋臂摆动方式对晶片表面腐蚀性的影响.结果表明,随着卡盘旋转速度的增大,腐蚀速率从1.02 nm/min线性提高到1.06 nm/min,腐蚀速率的非均匀性先是迅速降低,但当转速高于150 r/min后,基本保持在2.70％.喷淋臂在晶片中心定点喷射、匀速摆动和呈抛物线型摆动时,晶片腐蚀速率都约为1 nm/min,腐蚀速率均沿晶片中心到边缘径向降低,与定点喷射相比,喷淋臂在晶片表面摆动后,腐蚀速率的非均匀性明显降低,且抛物线摆动低于匀速摆动,达到1.48％.     

300mm铜膜低压CMP速率及一致性

随着铜互连结构中低k介质的应用,要求CMP抛光过程中必须将压力减小到6.89 kPa以下,传统的化学机械抛光已不符合当前的工艺要求,如何兼顾超低压力下抛光速率和速率一致性成为关键问题.对300 mm Blanket铜膜进行了低压化学机械抛光实验,分析研究了碱性抛光液组分及抛光工艺参数对铜膜去除速率及其一致性的影响.通过...     

铜互连线低压无磨料化学机械平坦化技术

在低压无磨料条件下,利用碱性FA/O型螯合剂具有极强螯合能力的特性,对铜互连线进行化学机械平坦化,获得了高抛光速率和表面一致性。提出了铜表面低压无磨料抛光技术的平坦化原理,在分析了抛光液化学组分与铜化学反应机理的基础上,对抛光液中的主要成分FA/O型螯合剂、氧化剂的配比和抛光工艺参数压力、抛光机转速进行了研究。结果表明:在压力为6.34kPa和抛光机转速为60r/min时,抛光液中添加5%螯合剂与1%氧化剂(体积分数,下同),抛光速率为1825nm/min,表面非均匀性为0.15。