化學(xué)機(jī)械研磨工藝中的銅腐蝕研究.pdf

1、銅作為新的互連材料被引入集成電路的制造之后,以及大馬士革工藝的采用,帶來了新的工藝挑戰(zhàn)。銅在化學(xué)機(jī)械研磨面臨的銅腐蝕問題使得產(chǎn)品良率和可靠性都受到威脅。本文通過實(shí)驗(yàn),量化研究了生產(chǎn)過程中的防腐蝕問題,并通過實(shí)驗(yàn)得到了局部的腐蝕防止辦法,研磨前的晶圓預(yù)處理,避免水與研磨液的濺濕,正確的研磨液和清洗劑選取,晶片保護(hù)液的正確使用,適當(dāng)?shù)母稍飼r間選擇以及之后晶圓環(huán)境的保護(hù),這些都在批量生產(chǎn)中得到了可行性驗(yàn)證,在一定程度上減少了生產(chǎn)時銅腐蝕的發(fā)生

2、幾率。
　　 研究表明,CMP工藝中銅腐蝕發(fā)生的必要條件是有腐蝕性的溶液或者濕潤的環(huán)境溶入其他離子后形成的電解質(zhì)溶液。而能夠防止銅在CMP制程被腐蝕的理論性研磨環(huán)境主要取決于:1)保證良好的研磨前處理,使晶圓在被研磨前避免受到腐蝕性氣體或者液體的接觸。2)選擇好的研磨液和正確使用保護(hù)液,以保證其在研磨各步驟間以及從研磨至清洗階段得到很好的保護(hù)。3)確保徹底的清洗和干燥能力,避免研磨液或者是清洗液,水等殘留在晶圓表面。4)晶圓研磨

3、后到下一站點(diǎn)間的保護(hù)措施。
　　 本文實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)銅研磨液的抗腐蝕效果較好,而阻擋層研磨液稍顯不足。晶圓完成銅化學(xué)機(jī)械研磨步驟之后,會被放入晶舟而送至下一個站點(diǎn),由于生產(chǎn)線上機(jī)器的產(chǎn)能安排或者產(chǎn)品緊急程度不同,晶圓等待下一個制程的時間長短也有很大差別。此時發(fā)生的電化學(xué)腐蝕同樣給晶圓帶來表面缺陷。研究表明,隨著時間的增長腐蝕會越來越嚴(yán)重;在不活潑氣體N2的環(huán)境之下,腐蝕發(fā)生的較為緩慢。
　　 本文在批量生產(chǎn)中做了防腐蝕優(yōu)化