銅化學-機械拋光電化學機理與拋光速率的研究.pdf

1、該文用電化學實驗方法,以溶液化學、腐蝕電化學原理、磨擦磨損原理、流體力學邊界層等相關理論為指導,采用旋轉圓盤電極,首次系統(tǒng)地對銅在化學機械拋光過程中的電化學行為、拋光速率及CMP過程機理等進行了探討.研究的主要內容及獲得的主要結論如下:首次系統(tǒng)地用極化曲線和交流阻抗技術研究了銅在硝酸、氨水、甲胺介質中的自腐蝕行為以及成膜劑鐵氰化鉀、苯并三唑、磷酸鈉存在下的自鈍化條件,考察了銅在弱堿性氫氧化鈉-醋酸鈉溶液中的腐蝕與自鈍化行為及成膜助劑的影

2、響.得到了較為適宜的自鈍化成膜配方用循環(huán)伏安線性電位掃描法首次研究了銅在各種拋光液中自鈍化成膜機理,根據(jù)峰電流及峰電位隨電位掃描速率不同而變化的規(guī)律,證明了成膜過程均符合Muller模型.發(fā)現(xiàn)了銅在不同拋光液體系中成膜后的腐蝕電流密度隨拋光片轉速而變化的規(guī)律.考察了銅在不同拋光液中CMP時的拋光速率及其影響因素,研究了拋光液各組成的濃度、磨粒粒徑及硬度對拋光速率的影響規(guī)律.首次提出了CMP拋光液中各成分的量均存在一特征濃度值Cmax、此

3、濃度下拋光速率最大的觀點及CMP拋光液的配方理論--特征濃度理論.發(fā)現(xiàn)了CMP過程中拋光速率R與腐蝕電流密度Icorr在一定條件下存在著線性關系,得出了定量的拋光速率方程,并提出了解釋銅CMP過程機理的新模型--催化腐蝕模型.用輪廓曲線和SEM照片對比說明了銅在相應拋光液中的拋光效果,首次提出CMP拋光液配方的作用主要是控制自鈍化成膜和拋光速率,拋光片表面的最終平整度ra主要取決于磨粒和拋光墊本身的特性,rmax和rz則取決于磨粒的均一