GLSI多层铜布线碱性精抛液及其CMP工艺的研究

发布时间：2020-11-02 18:05

　　 目前国际上超大规模集成电路已经进入7nm产品的研发,国内开始对28nm产品进行研发。提高集成度、增加互连层数,成为微电子发展的必然趋势。化学机械平坦化(CMP)是目前公认的实现材料局部和全局平坦化的最有效方法,广泛应用于IC制程的表面平坦化处理。然而新材料(低-k介质)、新结构(FINFET)的引入,对平坦化提出了更高的要求。基于细线条节点,目前国际上提出了三低的要求,即低pH、低磨料浓度、低压力。铜CMP工艺中,碟形坑和蚀坑作为关键技术参数,关系到互连之间的断路、短路等可靠性问题,是亟待解决的瓶颈问题。国际酸性抛光液通过加入抑制剂(BTA),以实现平坦化,但高抛光压力对低-k介质造成严重破坏;并且BTA等衍生物的污染,给后续清洗带来困难等。因此以化学作用为主的碱性抛光液代替以机械作用为主的酸性抛光液,成为了必然发展趋势。但是碱性抛光液以化学作用为主,存在各向同性,低凹处铜线条腐蚀问题突显,需要更多的工作解决此问题。本文主要基于两种螯合剂(FA/OV与FA/OVI),对抛光液和抛光工艺进行优化和研发,以实现平坦化相关技术指标要求。首先通过相关资料的查询,明确了精抛目标:高的铜钽速率选择性(对阻挡层速率趋于零);低的碟形坑与蚀坑值(低凹处实现有效钝化);有效去除残余铜(一致性及铜抛光速率要求)。从理论上分析了两种碱性抛光液的可行性,通过抛光液各组分及抛光工艺的单因素实验,研究了其对抛光速率、铜钽选择性、一致性、平坦化影响规律。通过单因素规律,优化抛光液配比和实验工艺条件,用于图形片抛光测试。对比FA/OII型精抛液与FA/OV型精抛液,研究了一致性对于平坦化的影响规律;并基于FA/OVI型螯合剂,通过化学机械平衡与动力学控制过程,分析了不同氧化剂与螯合剂协同比对平坦化的影响。实验结果表明:FA/OV型碱性精抛液,速率一致性较好,能有效去除残余铜,碟形坑、蚀坑在工业要求内;研究的FA/OVI型碱性精抛液,通过过抛阶段平坦化评估,提出了动力学控制过程的理论模型,得出以化学作用为主的碱性抛光液,当氧化剂与螯合剂协同比处于区间2.5-3.5时,可以实现对低凹处铜线条的有效钝化。
【学位单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TN405.97
【部分图文】：

连材料[6-9]。由于在低温下，铜无法生成易挥发的化合物，所以难以通过常规的干法蚀实现图形制程。由此大马士革工艺(如图 1.1)代替了传统的光刻、刻蚀工艺，解决铜互连中，镀膜、光刻等工艺。而目前实现铜互连全局和局部平坦化，唯一有效的法是化学机械抛光(CMP)，CMP 技术在化学与机械的相互协同作用下，可以选择性除衬底材料，从而实现整个平面的平坦化[6, 8, 10-12]。

多层互连工艺流程

CMP耗材总数化学机械抛光，既包括化学腐蚀作用又包括机械磨损作用[13-15]
【参考文献】

相关期刊论文 前7条

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2 李炎;刘玉岭;卜小峰;王傲尘;;乙醇对低磨料CMP过程中铜膜凹凸处去除速率选择性的影响[J];中国表面工程;2014年02期

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本文编号：2867381