ULSI銅互連層CMP拋光液研究.pdf

1、隨著集成電路(IC)特征線寬微細化進程的加快，光刻焦深變得越來越短，對IC芯片表面平整度的要求也越來越苛刻，加之硅片直徑的增大和金屬布線層數(shù)的不斷增加，給化學機械平坦化(chemical mechanical planarization，CMP)技術帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。雖然CMP技術被認為是目前可以兼顧IC芯片全局和局部平整度要求的、最實用的超大規(guī)模集成電路(ULSI)銅互連層平坦化方法，但由于銅CMP拋光機理極為復雜，仍然存在工藝穩(wěn)

2、定性差、成品率和生產(chǎn)率較低等問題。在CMP過程中，銅CMP拋光液對被加工表面具有化學腐蝕和機械研磨的雙重作用，對拋光效果有著重要影響，目前仍存在諸如金屬離子污染、分散性差、堿性環(huán)境下材料去除率低等問題。深入研究銅CMP材料去除機理以及研究和開發(fā)更高性能拋光液是解決上述問題的有效途徑，也是當前CMP技術領域的研究熱點。 本文以ULSI銅互連層CMP拋光液配方為研究方向，在介紹、分析拋光液的材料去除原理和特點以及總結已有研究成果的基

3、礎上，將研究定位于堿性銅拋光液，以提高拋光液的材料去除率、降低拋光液中金屬離子含量和提高拋光質量為目標，進行了拋光液配方選擇和優(yōu)化方面的研究，找到了較好的拋光液成分和配方，研制出了性能良好的堿性銅拋光液。 本文的研究思路為：首先通過對銅CMP機理的研究，找到影響拋光質量的主要因素，并結合當前銅拋光液存在的一些主要問題制定拋光液成分選擇和配方優(yōu)化的試驗方案。然后，討論了拋光液各成分的作用原理，以UNIPOL1502型研磨拋光機和C

4、ETR公司CP-4型拋光機為試驗平臺，進行了拋光液成分選擇的單因素試驗，通過試驗選出了較適合ULSI銅互連層拋光的納米磨料、氧化劑、有機堿、表面活性劑和分散劑等主要成分。接著，以單因素試驗選出的主要成分為基礎，又進行了復配次序優(yōu)化、工藝參數(shù)和組分優(yōu)化等試驗，得到了拋光效率較高，性能良好的堿性銅拋光液。 研究成果為提高堿性銅拋光液的拋光質量、材料去除率以及改善拋光液性能，提供了比較系統(tǒng)的研究方法和豐富的試驗結論，對進一步完善ULS