銅的電化學機械平整工藝優(yōu)化及機理研究.pdf

1、在集成電路芯片的制造中，為了實現多層互連和層間數據高速傳輸，必須進行全局平坦化。而隨著銅/低k互連結構的廣泛應用，原有的化學機械平整化(CMP)技術因其過程中較大的下壓力會對層間低k介質造成損傷和蝶形效應等缺點，已不能滿足下一代芯片的制造要求。新興的電化學機械平整化(ECMP)技術通過外加陽極電勢，依靠電化學和機械的協同作用，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，而與下壓力無關，所以可以實現對互連芯片的

2、高速無損傷平整化，具有廣闊的應用前景。
　　本文針對互連結構芯片基材銅，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特性。以陽極電流、材料去除率、腐蝕抑制效率等參數為依據優(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。根據試驗結果，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后銅表面質量的影響。為了進一步觀察Cu-BTA膜的性質，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