铜布线化学机械抛光技术分析 被引量：5

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作者 李秀娟 金洙吉 +2 位作者 苏建修 康仁科 郭东明 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第10期896-901,共6页

对用于甚大规模集成电路(ULSI)制造的关键平坦化工艺———铜化学机械抛光(CMP)技术进行了讨论。着重分析了铜化学机械抛光的抛光过程和相关的影响因素;根据现有的研究成果主要介绍了铜化学机械抛光的化学材料去除机理;在分析抛光液组... 对用于甚大规模集成电路(ULSI)制造的关键平坦化工艺———铜化学机械抛光(CMP)技术进行了讨论。着重分析了铜化学机械抛光的抛光过程和相关的影响因素;根据现有的研究成果主要介绍了铜化学机械抛光的化学材料去除机理;在分析抛光液组成成分的基础上,总结了现有的以H2O2 为氧化剂的抛光液和其他酸性、碱性抛光液以及抛光液中腐蚀抑制剂的研究情况;指出了铜化学机械抛光今后的研究重点。 展开更多

关键词 技术分析 化学机械抛光(CMP) 铜布线 甚大规模集成电路 材料去除机理 腐蚀抑制剂 碱性抛光液 研究成果 组成成分 H2O2 研究情况 研究重点 平坦化 重分析 氧化剂

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低压下碱性铜抛光液对300mm多层铜布线平坦化的研究 被引量：7

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作者 郑伟艳 刘玉岭 +4 位作者 王辰伟 串利伟 魏文浩 岳红维 曹冠龙 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第24期3472-3474,共3页

随着微电子技术进一步发展,低k介质的引入使得铜的化学机械平坦化(CMP)须在低压下进行。提出了一种新型碱性铜抛光液,其不含常用的腐蚀抑制剂,并研究了其在低压下抛光及平坦化性能。静态条件下,铜的腐蚀速率较低仅为2nm/min。在低压10.3... 随着微电子技术进一步发展,低k介质的引入使得铜的化学机械平坦化(CMP)须在低压下进行。提出了一种新型碱性铜抛光液,其不含常用的腐蚀抑制剂,并研究了其在低压下抛光及平坦化性能。静态条件下,铜的腐蚀速率较低仅为2nm/min。在低压10.34kPa时,铜的平均去除速率可达633.3nm/min,片内非均匀性(WIWNU)为2.44%。平坦化效率较高,8层铜布线平坦化结果表明,60s即可消去约794.6nm的高低差,且抛光后表面粗糙度低(0.178nm),表面状态好,结果表明此抛光液可用于多层铜布线的平坦化。 展开更多

关键词 低压 碱性 铜布线化学机械平坦化 高低差 速率

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铜化学机械抛光中的平坦性问题研究 被引量：10

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作者 李秀娟 金洙吉 +2 位作者 苏建修 康仁科 郭东明 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2004年第7期30-34,共5页

铜的化学机械抛光(Cu-CMP)技术是ULSI多层金属布线结构制备中不可缺少的平坦化工艺。Cu-CMP后硅片表面的蝶形、侵蚀等平坦性缺陷将降低铜线的最终厚度和增大电阻率,从而降低器件性能和可靠性。而且可能进一步影响硅片的面内非均匀性(WIW... 铜的化学机械抛光(Cu-CMP)技术是ULSI多层金属布线结构制备中不可缺少的平坦化工艺。Cu-CMP后硅片表面的蝶形、侵蚀等平坦性缺陷将降低铜线的最终厚度和增大电阻率,从而降低器件性能和可靠性。而且可能进一步影响硅片的面内非均匀性(WIWUN),在多层布线中导致图案转移的不准确。本文介绍了对Cu-CMP平坦性的仿真、模拟和实验研究,并着重分析了碟形、侵蚀和WIWUN与抛光液、线宽和图案密度、抛光速度和载荷等相关参数的关系。 展开更多

关键词 化学机械抛光 铜布线 侵蚀 平坦性 超大规模集成电路

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ULSI碱性抛光液对铜布线平坦化的影响研究 被引量：3

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作者 唐心亮 智兆华 +3 位作者 刘玉岭 胡轶 刘效岩 王立冉 《河北科技大学学报》 CAS 北大核心 2011年第4期380-383,共4页

研究了铜化学机械平坦化的模型。通过研究分析,采用40 nm粒径的硅溶胶作为磨料,H2O2作为氧化剂,还包含螯合剂和FA/O表面活性剂作为抛光液。分析了工艺条件(包括压力、流量、转速、温度等)和抛光液(H2O2、有机碱、磨料粒径)对抛光过程的... 研究了铜化学机械平坦化的模型。通过研究分析,采用40 nm粒径的硅溶胶作为磨料,H2O2作为氧化剂,还包含螯合剂和FA/O表面活性剂作为抛光液。分析了工艺条件(包括压力、流量、转速、温度等)和抛光液(H2O2、有机碱、磨料粒径)对抛光过程的影响。通过实验结果,确定了相应的实验条件和抛光液来解决铜化学机械抛光过程中出现的碟形坑等问题,分析了表面活性剂对表面粗糙度的影响。 展开更多

关键词 碱性抛光液 工艺参数 铜布线平坦化 化学机械抛光

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H_2O_2在精抛过程中对铜布线平坦化的影响 被引量：3

5

作者 曹阳 刘玉岭 王辰伟 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第B06期48-51,56,共5页

采用自主研发的碱性铜抛光液,使用前稀释50倍加入不同剂量H2O2配制成碱性铜精抛液。实验结果表明,随着H2O2含量的增加,铜的静态腐蚀速率(CuDR)、抛光速率(CuPR)以及阻挡层Ta/TaN均有小幅度的降低,但在MIT854布线片上精抛实验结果表明,... 采用自主研发的碱性铜抛光液,使用前稀释50倍加入不同剂量H2O2配制成碱性铜精抛液。实验结果表明,随着H2O2含量的增加,铜的静态腐蚀速率(CuDR)、抛光速率(CuPR)以及阻挡层Ta/TaN均有小幅度的降低,但在MIT854布线片上精抛实验结果表明,碟形坑随着H2O2含量的增加逐渐降低,加入5%(体积分数)H2O2的精抛液,在粗抛实现初步平坦化后,精抛去除残余铜的过程中,能够实现不同线条尺寸的完全平坦化,碟形坑在工业要求范围内。研究结果表明,H2O2含量的增加对速率影响不明显,但有利于铜布线片的平坦化。此规律对提高CMP全局平坦化具有极重要的作用。 展开更多

关键词 化学机械平坦化 碱性铜精抛液 双氧水 碟形坑 残余铜

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碱性铜粗抛液中氧化剂对化学机械平坦化的影响 被引量：1

6

作者 王月霞 刘玉岭 +1 位作者 王辰伟 闫辰奇 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第10期770-774,共5页

针对不含腐蚀抑制剂苯并三氮唑(BTA)的碱性铜粗抛液,通过对3英寸(1英寸=2.54 cm)铜片上的动态抛光速率和静态腐蚀速率的研究来模拟评估氧化剂对晶圆表面平坦化的影响。在12英寸铜镀膜片和TM1图形片上分别研究氧化剂体积分数对表面平坦... 针对不含腐蚀抑制剂苯并三氮唑(BTA)的碱性铜粗抛液,通过对3英寸(1英寸=2.54 cm)铜片上的动态抛光速率和静态腐蚀速率的研究来模拟评估氧化剂对晶圆表面平坦化的影响。在12英寸铜镀膜片和TM1图形片上分别研究氧化剂体积分数对表面平坦化的影响。实验结果表明:动态抛光速率和静态腐蚀速率均随着氧化剂体积分数的增加先逐渐增大,达到最大值,然后下降,趋于平缓。片内非均匀性和剩余高低差均随H2O2体积分数的增加,先呈下降趋势,后缓慢上升。当氧化剂体积分数为3%时,动态去除速率(vRR)为398.988 nm/min,静态腐蚀速率vER为6.834 nm/min,vRR/vER比值最大,片内非均匀性最小为3.82%,台阶高低差最小为104.6 nm/min,此时晶圆片有较好的平坦化效果。 展开更多

关键词 化学机械平坦化(CMP) 碱性抛光液 铜粗抛(P1) 片内非均匀性(WIWNU) 剩余高低差

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碱性Cu布线抛光液速率特性及平坦化性能的研究 被引量：5

7

作者 唐心亮 刘玉岭 +2 位作者 王辰伟 牛新环 高宝红 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第20期2804-2806,共3页

Cu的双大马士革工艺加上化学机械平坦化(CMP)技术是目前制备Cu布线行之有效的方法。CuCMP制程中,抛光液起着至关重要的作用,针对目前国际主流酸性抛光液存在的问题和Cu及其氧化物与氢氧化物不溶于水的难题,研发了多羟多胺碱性Cu布线抛光... Cu的双大马士革工艺加上化学机械平坦化(CMP)技术是目前制备Cu布线行之有效的方法。CuCMP制程中,抛光液起着至关重要的作用,针对目前国际主流酸性抛光液存在的问题和Cu及其氧化物与氢氧化物不溶于水的难题,研发了多羟多胺碱性Cu布线抛光液,研究了此抛光液随压力、转速及流量变化的特性,同时也研究了其对布线片的平坦化能力。结果表明,抛光液对Cu的去除速率随压力的增大而显著增大,随转速及流量的增加,Cu的去除速率增大缓慢,显著性依次为压力转速>流量。通过对Cu布线抛光实验表明,此抛光液能够实现多种尺寸Cu线条的平坦化。说明研发的碱性抛光液能够实现Cu布线抛光后产物可溶,且不含抑制剂等,能够实现布线片的平坦化。 展开更多

关键词 Cu布线化学机械平坦化 碱性 速率 高低差

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ULSI多层铜布线钽阻挡层及其CMP抛光液的优化 被引量：4

8

作者 刘玉岭 邢哲 +2 位作者 檀柏梅 王新 李薇薇 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2004年第7期18-20,34,共4页

分析了铜多层布线中阻挡层的选取问题,根据铜钽在氧化剂存在的情况下,抛光速率对pH值的不同变化趋势,提出优化碱性抛光液配比进而改变pH值,以达到铜钽抛光一致性的方法,并进行了相应的实验研究。

关键词 化学机械抛光 抛光液 CMP 多层布线 ULSI 铜钽抛光

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新型铜互连方法——电化学机械抛光技术研究进展 被引量：3

9

作者 许旺 张楷亮 杨保和 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期521-524,589,共5页

多孔低介电常数的介质引入硅半导体器件给传统的化学机械抛光(CMP)技术带来了巨大的挑战,低k介质的脆弱性难以承受传统CMP技术所施加的机械力。一种结合了电化学和机械平坦化技术的新颖铜平坦化工艺——电化学机械抛光(ECMP)应运而生,E... 多孔低介电常数的介质引入硅半导体器件给传统的化学机械抛光(CMP)技术带来了巨大的挑战,低k介质的脆弱性难以承受传统CMP技术所施加的机械力。一种结合了电化学和机械平坦化技术的新颖铜平坦化工艺——电化学机械抛光(ECMP)应运而生,ECMP在很低的压力下实现了对铜的平坦化,解决了多孔低介电常数介质的平坦化问题,被誉为未来半导体平坦化技术的发展趋势之一。主要综述了电化学机械抛光技术的产生、原理、研究进展和展望,对铜的ECMP技术进行了回顾和讨论。 展开更多

关键词 化学机械抛光 铜互连 低介电常数 电化学机械抛光 平坦化技术 多孔

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罗门哈斯电子材料公司的新型化学机械研磨液实现65nm节点下低介电质铜晶圆的制造

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《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2005年第9期82-82,共1页

罗门哈斯电子材料公司CMP技术事业部是全球半导体产业化学机械研磨技术的领先者。目前，该部门推出了一种新型铜阻挡层化学机械研磨液，专门设计用来帮助用户处理90nm和65nm技术节点下低介电质（Low K）整合方案中的化学机械平坦化问题。

关键词 化学机械平坦化 电子材料 技术节点 介电质 研磨液 公司 制造 晶圆 铜

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碱性铜精抛液中表面活性剂ADS对平坦化效果的影响 被引量：6

11

作者 王彦 王胜利 +3 位作者 王辰伟 田胜骏 腰彩红 田骐源 《半导体技术》 CSCD 北大核心 2017年第11期838-843,共6页

研究了阴离子表面活性剂十二烷基硫酸铵(ADS)在弱碱性铜抛光液中对晶圆平坦化效果的影响。对不同质量分数的阴离子表面活性剂ADS下的抛光液表面张力、铜去除速率、抛光后铜膜的碟形坑高度、晶圆片内非均匀性和表面粗糙度进行了测试。实... 研究了阴离子表面活性剂十二烷基硫酸铵(ADS)在弱碱性铜抛光液中对晶圆平坦化效果的影响。对不同质量分数的阴离子表面活性剂ADS下的抛光液表面张力、铜去除速率、抛光后铜膜的碟形坑高度、晶圆片内非均匀性和表面粗糙度进行了测试。实验结果表明,当阴离子表面活性剂ADS的质量分数为0.2%时,抛光液的表面张力降低,铜的去除速率为202.5 nm·min^(-1),去除速率片内非均匀性减小到4.15%,抛光后铜膜的碟形坑高度从132 nm降低到68.9 nm,表面粗糙度减小到1.06 nm。与未添加表面活性剂相比,晶圆表面的平坦化效果得到改善。 展开更多

关键词 铜精抛液 化学机械抛光(CMP) 十二烷基硫酸铵(ADS) 片内非均匀性(WIWNU) 平坦化

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ULSI中多层Cu布线CMP表面粗糙度的分析和研究 被引量：9

12

作者 苏艳勤 刘玉岭 +3 位作者 刘效岩 康海燕 武彩霞 张进 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2009年第8期730-733,共4页

分析介绍了Cu层表面粗糙度对器件性能的影响以及超大规模集成电路中多层Cu布线CMP的作用机理,研究分析了碱性抛光液对Cu的表面粗糙度的影响因素,如磨料、氧化剂、pH值、表面活性剂等对表面粗糙度的影响。实验证明,在一定的抛光条件下,选... 分析介绍了Cu层表面粗糙度对器件性能的影响以及超大规模集成电路中多层Cu布线CMP的作用机理,研究分析了碱性抛光液对Cu的表面粗糙度的影响因素,如磨料、氧化剂、pH值、表面活性剂等对表面粗糙度的影响。实验证明,在一定的抛光条件下,选用SiO2为磨料、双氧水为氧化剂的碱性抛光液可以有效降低Cu层的表面粗糙度,使之达到纳米级,得到良好的抛光效果,从而解决了超大规模集成电路多层Cu布线化学机械抛光中比较重要的技术问题。 展开更多

关键词 化学机械抛光 碱性抛光液 铜布线 表面粗糙度

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低压力Cu布线CMP速率的研究 被引量：4

13

作者 刘海晓 刘玉岭 +2 位作者 刘效岩 李晖 王辰伟 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2010年第8期761-763,767,共4页

采用低介电常数材料(低k介质)作为Cu布线中的介质层,已经成为集成电路技术发展的必然趋势。由于低k介质的低耐压性,加工的机械强度必须降低,这对传统化学机械抛光(CMP)工艺提出了挑战。通过对CMP过程的机理分析,提出了影响低机械强度下C... 采用低介电常数材料(低k介质)作为Cu布线中的介质层,已经成为集成电路技术发展的必然趋势。由于低k介质的低耐压性,加工的机械强度必须降低,这对传统化学机械抛光(CMP)工艺提出了挑战。通过对CMP过程的机理分析,提出了影响低机械强度下Cu布线CMP速率的主要因素,详细分析了CMP过程中磨料体积分数、氧化剂体积分数、FA/O螯合剂体积分数等参数对去除速率的影响。在4.33 kPa的低压下通过实验得出,在磨料体积分数为20%,氧化剂体积分数为3%,FA/O螯合剂体积分数为1.5%时可以获得最佳的去除速率及良好的速率一致性。 展开更多

关键词 化学机械抛光 铜布线 低机械强度 抛光速率

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高稀释倍数碱性铜精抛液在Cu CMP中的应用 被引量：4

14

作者 曹阳 刘玉岭 +3 位作者 王辰伟 高娇娇 陈蕊 蔡婷 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第8期614-617,628,共5页

采用自制的不含常用的腐蚀抑制剂(BTA)碱性铜精抛液对铜和钽进行了化学机械抛光。研究了高稀释倍数(50倍)的精抛液对铜膜的静态腐蚀速率和抛光速率以及钽抛光速率的影响,并对65 nm技术节点的300 mm单层铜布线片进行了平坦化研究。结果表... 采用自制的不含常用的腐蚀抑制剂(BTA)碱性铜精抛液对铜和钽进行了化学机械抛光。研究了高稀释倍数(50倍)的精抛液对铜膜的静态腐蚀速率和抛光速率以及钽抛光速率的影响,并对65 nm技术节点的300 mm单层铜布线片进行了平坦化研究。结果表明,铜膜的静态腐蚀速率为1.5 nm/min,动态抛光速率为206.9 nm/min,阻挡层Ta/TaN抛光速率仅为0.4 nm/min,Cu/Ta选择比高。此精抛液能够有效去除残余铜,进一步过抛完全去除残余铜时,对阻挡层的去除速率趋于0,而沟槽里的铜布线去除量低,碟形坑和蚀坑大小满足实际平坦化要求。此精抛液可满足65 nm技术节点平坦化的要求。 展开更多

关键词 铜布线 精抛液 高稀释倍数 碟形坑 化学机械抛光(CMP)

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铜CMP中温度与质量传递对速率均匀性的影响 被引量：2

15

作者 尹康达 王胜利 +3 位作者 刘玉岭 王辰伟 岳红维 郑伟艳 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第10期768-771,共4页

随着集成电路布线层数的增加以及特征尺寸的减小,对材料表面平整度的要求越来越高,如何保证化学机械平坦化(CMP)过程中的速率均匀性是实现高平整的关键。温度和质量传递是影响化学反应速率的主要因素,CMP过程中晶圆表面的温度分布和反... 随着集成电路布线层数的增加以及特征尺寸的减小,对材料表面平整度的要求越来越高,如何保证化学机械平坦化(CMP)过程中的速率均匀性是实现高平整的关键。温度和质量传递是影响化学反应速率的主要因素,CMP过程中晶圆表面的温度分布和反应物及产物的质量传递不均匀,会导致去除速率分布不均匀。通过分析抛光速率分布随环境温度的变化规律,来研究晶圆表面温度与质量传递之间的关系,给出了调整CMP均匀性的方法。研究结果表明,环境温度为24℃,工作压力为103 mdaN/cm2(1 kPa=10 mdaN/cm2),背压为93 mdaN/cm2时,片内非均匀性为3.28%,抛光速率为709.8 nm/min,满足工业应用要求。 展开更多

关键词 温度 质量传递 均匀性 铜化学机械平坦化 去除速率分布

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BIT作为缓蚀剂在铜互连阻挡层CMP的应用 被引量：5

16

作者 齐嘉城 王辰伟 +2 位作者 潘国峰 黄超 崔军蕊 《半导体技术》 CAS 北大核心 2020年第4期298-303,共6页

化学机械平坦化(CMP)过程中极易在铜表面产生碟形坑、腐蚀坑等缺陷。为了解决这些问题,提出了将苯并异噻唑啉酮(BIT)作为CMP抛光液中的表面抑制剂,研究不同质量分数的BIT在Cu CMP过程对Cu的去除速率、SiO2介质对Cu的选择性及抛光后表面... 化学机械平坦化(CMP)过程中极易在铜表面产生碟形坑、腐蚀坑等缺陷。为了解决这些问题,提出了将苯并异噻唑啉酮(BIT)作为CMP抛光液中的表面抑制剂,研究不同质量分数的BIT在Cu CMP过程对Cu的去除速率、SiO2介质对Cu的选择性及抛光后表面形貌的影响。研究结果表明,随着BIT质量分数的增加,SiO2的去除速率基本不变,Cu的去除速率由31.6 nm·min^-1降到21.0 nm·min^-1,碟形坑深度由110 nm降到40 nm,腐蚀坑深度由85 nm降到35 nm。扫描电子显微镜(SEM)测试结果表明,Cu表面低缺陷,无明显有机物沾污。傅里叶变换红外光谱(FTIR)测试结果表明,BIT能够吸附在Cu表面,生成一层钝化膜,从而抑制了Cu的腐蚀,降低Cu的抛光速率。 展开更多

关键词 化学机械平坦化(CMP) 铜(Cu) 苯并异噻唑啉酮(BIT) 缓蚀剂 碟形坑

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AEO6对铜CMP后清洗颗粒去除的影响 被引量：2

17

作者 胡新星 檀柏梅 《硅酸盐通报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第10期3256-3259,共4页

硅溶胶等残留颗粒是铜CMP后清洗需要去除的沾污之一。在FA/OⅡ螯合剂的协同作用下,对比了八种表面活性剂和四种添加剂对铜表面颗粒沾污去除的影响,表面活性剂包括阴离子型ALS、LABSA、MAP-K、LPS-30和非离子型AEO6、LEP-10、LDEA、APG12... 硅溶胶等残留颗粒是铜CMP后清洗需要去除的沾污之一。在FA/OⅡ螯合剂的协同作用下,对比了八种表面活性剂和四种添加剂对铜表面颗粒沾污去除的影响,表面活性剂包括阴离子型ALS、LABSA、MAP-K、LPS-30和非离子型AEO6、LEP-10、LDEA、APG1214,添加剂为硝酸钾、柠檬酸、乙二醇、枧油。并对表面活性剂和添加剂的浓度进行优化。清洗方式为使用PVA刷进行刷洗,清洗后通过金相显微镜检测剩余颗粒,扫描电镜观测铜表面形貌。实验得出颗粒去除效果较好的表面活性剂为AEO6,较佳的浓度为0. 02 M。聚氧乙烯类表面活性剂与FA/OⅡ螯合剂的配伍效果较好。添加0. 9wt%枧油可使AEO6清洗液的颗粒去除效果略微提升,枧油做复配的非离子表面活性剂。 展开更多

关键词 化学机械平坦化 铜CMP后清洗 去除颗粒 表面活性剂

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