GLSI多層銅布線堿性精拋液及其CMP工藝的研究.pdf

1、目前國(guó)際上超大規(guī)模集成電路已經(jīng)進(jìn)入7nm產(chǎn)品的研發(fā)，國(guó)內(nèi)開始對(duì)28nm產(chǎn)品進(jìn)行研發(fā)。提高集成度、增加互連層數(shù)，成為微電子發(fā)展的必然趨勢(shì)。化學(xué)機(jī)械平坦化（CMP）是目前公認(rèn)的實(shí)現(xiàn)材料局部和全局平坦化的最有效方法，廣泛應(yīng)用于IC制程的表面平坦化處理。然而新材料（低-k介質(zhì)）、新結(jié)構(gòu)（FINFET）的引入，對(duì)平坦化提出了更高的要求?；诩?xì)線條節(jié)點(diǎn)，目前國(guó)際上提出了三低的要求，即低pH、低磨料濃度、低壓力。銅 CMP工藝中，碟形坑和蝕坑作為關(guān)鍵

2、技術(shù)參數(shù)，關(guān)系到互連之間的斷路、短路等可靠性問題，是亟待解決的瓶頸問題。國(guó)際酸性拋光液通過加入抑制劑（BTA），以實(shí)現(xiàn)平坦化，但高拋光壓力對(duì)低-k介質(zhì)造成嚴(yán)重破壞；并且BTA等衍生物的污染，給后續(xù)清洗帶來(lái)困難等。因此以化學(xué)作用為主的堿性拋光液代替以機(jī)械作用為主的酸性拋光液，成為了必然發(fā)展趨勢(shì)。但是堿性拋光液以化學(xué)作用為主，存在各向同性，低凹處銅線條腐蝕問題突顯，需要更多的工作解決此問題。
　　本文主要基于兩種螯合劑（FA/OV與F

3、A/OVI），對(duì)拋光液和拋光工藝進(jìn)行優(yōu)化和研發(fā)，以實(shí)現(xiàn)平坦化相關(guān)技術(shù)指標(biāo)要求。首先通過相關(guān)資料的查詢，明確了精拋目標(biāo)：高的銅鉭速率選擇性（對(duì)阻擋層速率趨于零）；低的碟形坑與蝕坑值（低凹處實(shí)現(xiàn)有效鈍化）；有效去除殘余銅（一致性及銅拋光速率要求）。
　　從理論上分析了兩種堿性拋光液的可行性，通過拋光液各組分及拋光工藝的單因素實(shí)驗(yàn)，研究了其對(duì)拋光速率、銅鉭選擇性、一致性、平坦化影響規(guī)律。通過單因素規(guī)律，優(yōu)化拋光液配比和實(shí)驗(yàn)工藝條件，用于

4、圖形片拋光測(cè)試。對(duì)比FA/OII型精拋液與FA/OV型精拋液，研究了一致性對(duì)于平坦化的影響規(guī)律；并基于FA/OVI型螯合劑，通過化學(xué)機(jī)械平衡與動(dòng)力學(xué)控制過程，分析了不同氧化劑與螯合劑協(xié)同比對(duì)平坦化的影響。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：FA/OV型堿性精拋液，速率一致性較好，能有效去除殘余銅，碟形坑、蝕坑在工業(yè)要求內(nèi)；研究的FA/OVI型堿性精拋液，通過過拋階段平坦化評(píng)估，提出了動(dòng)力學(xué)控制過程的理論模型，得出以化學(xué)作用為主的堿性拋光液，當(dāng)氧化