GLSI多層銅布線堿性粗拋液平坦化效率的研究.pdf

1、隨著集成電路特征尺寸不斷降低、金屬互連線寬度越來越窄、布線層數(shù)迅速增加，RC延遲和功率損耗逐漸成為制約半導(dǎo)體器件集成度的重要因素。傳統(tǒng)的鋁布線由于其自身較高的電阻率和弱的抗電遷移特性，已逐漸被銅互連結(jié)構(gòu)所取代。多孔低k介質(zhì)材料的引入，有效地使得器件的RC延遲降到了可接受范圍。同時(shí)，雙大馬士革鑲嵌工藝成功解決了銅難以刻蝕的問題，使得集成電路特征尺寸能夠不斷縮小。集成電路特征尺寸降到65nm以下后，為達(dá)到光刻納米級(jí)精度，要求每層布線必須經(jīng)過

2、三次平坦化（銅膜的粗拋、精拋和阻擋層平坦化），而化學(xué)機(jī)械平坦化（CMP）是目前世界上公認(rèn)的唯一能夠?qū)崿F(xiàn)全局平坦化的方法。
　　本文主要研究了適用于銅布線的新型堿性銅粗拋液，采用河北工業(yè)大學(xué)微電子研究所自主研發(fā)的多羥多胺螯合劑，有效地解決了銅的氧化物、氫氧化物在堿性條件下難以溶解的問題。利用氧化劑的自鈍化作用，實(shí)現(xiàn)了凸處快反應(yīng)，凹處自鈍化，有效地避免使用腐蝕抑制劑（BTA），實(shí)現(xiàn)了高速率下的高平坦化效果。與傳統(tǒng)的酸性拋光液相比，成分

3、簡(jiǎn)單（僅四種），成本低，不腐蝕設(shè)備，不含有腐蝕抑制劑BTA等，環(huán)保無污染。通過各組分對(duì)速率的單因素實(shí)驗(yàn)和多層圖形片上的平坦化實(shí)驗(yàn)，掌握了由組分和工藝的改變而引起的銅膜去除速率和高低差的變化規(guī)律。在前人的研究基礎(chǔ)上，對(duì)拋光液組分進(jìn)行優(yōu)化，并最終確定了在工藝條件壓力為1.5psi（1psi=6.895Kpa），拋頭/拋盤轉(zhuǎn)速為97/103rpm，流量為300ml/L時(shí)的最優(yōu)配比：SiO2磨料8.8wt％，F(xiàn)A/O V型螯合劑2Vol%，F(xiàn)A

4、/O I型非離子表面活性劑1Vol%，H2O2氧化劑3Vol%。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在上述工藝條件下，12 inch銅光片的去除速率可達(dá)到6512.5?/min，片內(nèi)非均勻性（WIWNU）為3.32%（工業(yè)化要求小于5%）。此拋光液具有較高的凹凸速率選擇性，能夠以較快的去除速率實(shí)現(xiàn)平坦化，具有高的平坦化效率。在12 inch1層圖形片上，拋光69s后，碟形坑低于400?，實(shí)現(xiàn)了高速率下的全局平坦化。在12 inch8層圖形片上，去