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。     

TSV铜抛光液的研究进展

对硅通孔技术(TSV)在3D堆叠封装领域的优势进行了简单阐述,同时指出化学机械抛光(CMP)技术作为具有高质量和高精度的全局平坦化工艺,是TSV制备过程中最重要的步骤之一。影响化学机械抛光质量以及效率的因素有很多,其中比较关键的是化学机械抛光液的组成成分及其性能。重点从抛光速率、抛光质量(抑制碟形坑、表面粗糙度等)和绿色环保几个方面对抛光液性能的影响进行了讨论,概述了近年来国内外铜抛光液的研究进展。最后,通过对比总结目前铜抛光液的研究成果,对TSV铜抛光液今后的研究重点和发展趋势进行了分析和预测,其应朝着抛光速率和抛光质量的优化、低成本及环境友好的方向发展。     

铜化学机械抛光工艺中碟形缺陷的优化

铜化学机械抛光是近些年发展最快的一种工艺,铜碟形是铜化学机械抛光工艺中的主要问题之一。严重的碟形缺陷会造成产品良率的缺失,使得利润下降。碟形是由于在抛光过程中铜线与介质层不同的抛光速率所导致。文章详细地介绍了铜化学机械抛光的基本步骤和不同作用,然后指出了在抛光过程中碟形产生的基本原理,最后对抛光过程中最重要的抛光液及其成份对碟形的影响进行了分析。通过试验各种成分的剂量组成不同配方的抛光液,最终给出了减少碟形的具体改进方案。     

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...     

不含抑制剂的碱性抛光液对铜布线平坦化的研究

本文提出一种碱性铜布线抛光液,其不含通用的腐蚀抑制剂,并对其化学机械抛光和平坦化 (CMP)性能进行了研究。首先研究了此抛光液对铜的静态腐蚀速率和抛光速率,并与含抑制 剂的铜抛光液做了对比实验。在静态条件下,此不含抑制剂的碱性铜抛光液对铜基本无腐蚀速率,而在动态抛光过程中对铜有较高的速率。而含抑制剂的抛光液对静态腐蚀速率略有降低,但是却大幅度降低了铜的去除速率。另外,对铜布线的化学机械平坦化研究表明,此不含抑制剂的碱性铜抛光液能够有效的去除铜布线表面的高低差,有较高的平坦化能力。此抛光液能够应用于铜CMP的第一步抛光,能够去除大量多余铜时初步实现平坦化。     

ULSI多层互连中的化学机械抛光工艺

介绍了化学机械抛光(CMP)技术在大规模集成电路多层互连工艺[1]中的重要作用,对CMP过程和CMP的影响因素进行简单分析。总结出CMP技术在多层互联平坦化中的优势,介绍目前常用互连材料中SiO2介质及其金属材料钨和铜的化学机械抛光常用分析机理,并简单介绍了各种互联材料常用的抛光液及抛光液的组分,对抛光液作了简单的对比。针对传统CMP过程存在的问题,分析了皮带式和固定磨料的CMP技术。     

ULSI制备中多层布线导体铜的抛光液与抛光技术的研究

提出了在碱性浆料中ULSI多层布线导体铜化学机械抛光的模型,对铜CMP所需达到的平面化、选择性、抛光速率控制、浆料的稳定及洁净度、抛光液成分的优化选择进行了实验研究。     

聚合物微球在Si片CMP中的作用机制

为了提高Si片的抛光速率,采用复合磨粒抛光液对Si片进行化学机械抛光。根据检测到的聚合物微球的Zeta电位,利用DLVO理论分析计算了PS,PMMA和BGF聚合物微球与SiO2磨粒在抛光液中的作用势能;利用TEM观察了SiO2磨粒与聚合物微球的吸附状况。分析计算和TEM观察均表明三种聚合物微球在抛光液中都能与SiO2磨粒相互吸附。通过Si片化学机械抛光实验,分别分析了抛光液中聚合物微球浓度、三种不同聚合物组成的复合磨粒抛光液对抛光速率的影响,研究了聚合物微球在Si片化学机械抛光中的作用机制。     

硅通孔抛光液的研究进展

硅通孔(TSV)技术是一种先进的封装技术,化学机械抛光(CMP)是集成电路TSV制作过程中的重要步骤之一,是可兼顾材料表面局部和全局平坦化的技术。抛光液是影响抛光表面质量和加工效率的关键因素,是CMP工艺中消耗品成本最大的部分。TSV抛光液主要包括铜膜抛光液和阻挡层抛光液,依据抛光速率和抛光质量(表面粗糙度、碟形坑修正等)的要求对其进行了分类讨论,概述了近年来TSV抛光液的研究进展,对其今后的研究重点和发展趋势进行了分析和预测,认为TSV抛光液应朝着抛光速率和抛光质量的优化、低成本、环境友好的方向发展。     

碱性抛光液对硬盘基板抛光中表面状况的影响

阐述了化学机械抛光(CMP)技术在硬盘基板加工中发挥的重要作用,介绍了SiO2碱性抛光液的化学机械抛光机理以及抛光液在化学机械抛光中发挥的重要作用。使用河北工业大学研制的SiO2碱性抛光液对硬盘基板表面抛光,分析研究了抛光液中的浓度、表面活性剂以及去除量对抛光后硬盘基板表面状况的影响机理。总结了硬盘基板表面粗糙度随抛光液中的浓度、表面活性剂及去除量的变化规律以及抛光液的这些参数如何影响到硬盘基板的表面状况。在总结和分析这些规律的基础上,对抛光结果进行了检测。经检测得出,改善抛光后的硬盘基板表面质量(Ra=0.3926nm,Rrms=0.4953nm)取得了显著效果。     

用于铜互连CMP工艺的络合剂研究进展

化学机械平坦化(CMP)是实现65 nm及以下技术节点多层铜互连表面全局平坦化的唯一可靠工艺。络合剂为抛光液的主要组分,对材料去除速率、表面完整性起着至关重要的作用。综合分析了不同官能团的络合剂在铜互连CMP工艺中的应用研究现状,探究了不同官能团络合剂的作用机理,分析了络合剂与其他试剂的兼容性,总结了络合剂的发展趋势。     

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     

The stability of a novel weakly alkaline slurry of copper interconnection CMP for GLSI

Chemical mechanical polishing (CMP) is one of the important machining procedures of multilayered copper interconnection for GLSI,meanwhile polishing slurry is a critical factor for realizing the high polishing performance such as high planarization efficiency,low surface roughness.The effect of slurry components such as abrasive (colloidal silica),complexing agent (glycine),inhibitor (BTA) and oxidizing agent (H2O2) on the stability of the novel weakly alkaline slurry of copper interconnection CMP for GLSI was investigated in this paper.First,the synergistic and competitive relationship of them in a peroxide-based weakly alkaline slurry during the copper CMP process was studied and the stability mechanism was put forward.Then 1 wt％ colloidal silica,2.5 wt％ glycine,200 ppm BTA,20 mL/L H2O2 had been selected as the appropriate concentration to prepare copper slurry,and using such slurry the copper blanket wafer was polished.From the variations of copper removal rate,root-mean square roughness (Sq) value with the setting time,it indicates that the working-life of the novel weakly alkaline slurry can reach more than 7 days,which satisfies the requirement of microelectronics further development.     

多层互连工艺中铜布线化学机械抛光研究进展

对ULSI中多层铜布线的CMP进行了分析,主要针对铜抛光液的研究现状以及进展进行综述,重点比较了各种不同种类抛光液的抛光效果,以及抛光液对铜和介电层的选择性研究,并提出了目前需要解决的问题,对今后铜抛光研究方向及方法进行了进一步探讨.     

碱性阻挡层CMP后铜布线粗糙度的影响机理分析

The surface roughness seriously affects the performance of devices after barrier CMP. Due to the high surface roughness of copper line, the local resistance of a device will be high when working, then the copper line will overheat prompting the generation of electro-migration and the circuit will lose efficacy. Reducing the surface roughness of the copper line in barrier CMP is still an important research topic. The main factors influencing the surface roughness of copper line in alkaline barrier slurry are analyzed in the paper. Aimed at influencing the law on the surface roughness of copper line, using a new type of alkaline barrier slurry with a different p H of the chelating agent and changing the content of non-ionic surfactant, we then analyze the influencing law both on the surface roughness of copper line, and the influence mechanism. The experimental results show that with a chelating agent with a low p H value in the barrier slurry, the surface roughness of the copper line is 1.03 nm and it is the lowest in all of the barrier slurries, and with the increase of non-ionic surfactant concentration, the surface roughness of copper line is reduced to 0.43 nm, meeting the demand of further development of integrated circuits.     

基于化学机械动力学的碱性铜抛光液平坦化机理研究

The planarization mechanism of alkaline copper slurry is studied in the chemical mechanical polishing (CMP) process from the perspective of chemical mechanical kinetics.Different from the international dominant acidic copper slurry,the copper slurry used in this research adopted the way of alkaline technology based on complexation. According to the passivation property of copper in alkaline conditions,the protection of copper film at the concave position on a copper pattern wafer surface can be achieved without the corrosion inhibitors such as benzotriazole(BTA),by which the problems caused by BTA can be avoided.Through the experiments and theories research,the chemical mechanical kinetics theory of copper removal in alkaline CMP conditions was proposed. Based on the chemical mechanical kinetics theory,the planarization mechanism of alkaline copper slurry was established. In alkaline CMP conditions,the complexation reaction between chelating agent and copper ions needs to break through the reaction barrier.The kinetic energy at the concave position should be lower than the complexation reaction barrier,which is the key to achieve planarization.