銅的電化學(xué)機械平整工藝優(yōu)化及機理研究.pdf

1、在集成電路芯片的制造中，為了實現(xiàn)多層互連和層間數(shù)據(jù)高速傳輸，必須進行全局平坦化。而隨著銅/低k互連結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用，原有的化學(xué)機械平整化(CMP)技術(shù)因其過程中較大的下壓力會對層間低k介質(zhì)造成損傷和蝶形效應(yīng)等缺點，已不能滿足下一代芯片的制造要求。新興的電化學(xué)機械平整化(ECMP)技術(shù)通過外加陽極電勢，依靠電化學(xué)和機械的協(xié)同作用，以極低的下壓力高速去除銅。ECMP過程中的材料去除率直接與外加電壓有關(guān)，而與下壓力無關(guān)，所以可以實現(xiàn)對互連芯片的

2、高速無損傷平整化，具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　本文針對互連結(jié)構(gòu)芯片基材銅，采用三電極體系，在改進的圓平動銷-盤式摩擦磨損試驗機上進行銅的ECMP的宏觀臺架試驗，并提出了優(yōu)選ECMP工藝條件的方法。首先，利用線性掃描伏安法和計時電流法，研究了靜態(tài)條件下銅在含有不同濃度腐蝕抑制劑BTA的H3PO4、KOH、KH2PO4、K2HPO4和K3PO4等溶液中，多種電壓下的電化學(xué)特性。以陽極電流、材料去除率、腐蝕抑制效率等參數(shù)為依據(jù)優(yōu)選了拋光液

3、和電壓范圍等ECMP試驗條件。隨后在該條件下進行了銅的ECMP試驗。根據(jù)試驗結(jié)果，最終確定出最優(yōu)的ECMP工藝條件為0.5V電壓下的30％H3PO4+0.01M BTA拋光液。并且研究了電壓、轉(zhuǎn)速和載荷對材料去除率的影響規(guī)律。
　　在用原子力顯微鏡的標準接觸模式下，檢測了ECMP試驗后銅的表面形貌，分析了電壓等因素對ECMP后銅表面質(zhì)量的影響。為了進一步觀察Cu-BTA膜的性質(zhì)，采用金剛石研磨膏拋光得到了較高精度的初始銅表面，隨后