【摘 要】
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集成电路(IC)是实现当今社会智能化和信息化的基础,化学机械平坦化(CMP)是IC制造的关键工艺之一,是目前唯一能够实现全局和局部平坦化的技术。在14nm及以下技术节点下,Co/TaN
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集成电路(IC)是实现当今社会智能化和信息化的基础,化学机械平坦化(CMP)是IC制造的关键工艺之一,是目前唯一能够实现全局和局部平坦化的技术。在14nm及以下技术节点下,Co/TaN基扩散阻挡层对Cu具有良好的扩散阻挡性和粘附性,是极具竞争力的新的阻挡层材料之一。随着器件特征尺寸的不断缩小,阻挡层的厚度不断减小,在14nm技术节点,阻挡层Co和TaN的厚度分别为2nm和3nm,在IC制程的阻挡层CMP过程中,存在着Cu/Co/TaN去除速率及去除速率选择性难以控制等问题,严重影响了抛光片的良率,制约了集成电路的发展。本文将从抛光机理、电偶腐蚀、表面形貌等方面进行深入研究,探究材料去除速率的规律以及机理。因此,本课题开展以下内容:1.针对酸性抛光液存在腐蚀设备、腐蚀金属Co等问题,在碱性条件下首先研究了p H对Co的静态腐蚀速率的影响。当抛光液p H为10时,Co的静态腐蚀速率为12?/min,降低了强碱性溶液对low-k介质层的损坏。针对高磨料浓度会造成材料表面划伤的问题,选定磨料浓度为5wt%进行后续实验的研究。2.针对Cu/Co/TaN存在的去除速率选择性问题,在抛光液为10,磨料浓度为5wt%的条件下研究了抛光液组分螯合剂FA/O II对Cu/Co/TaN去除速率选择性的影响。在FA/O II浓度为1ml/L时,Cu、Co、TaN去除速率分别达到了220?/min、602?/min、526?/min;Cu:Co:TaN去除速率比接近1:2.74:2.41,实现了较高去除速率选择性。3.针对应用上述抛光液Cu/Co/TaN表面质量差的问题,在抛光液中加入非离子表面活性剂,改善了Cu/Co/TaN的表面质量,同时对Cu/Co/TaN的去除选择性影响较小。通过正交实验得到了一组具有良好性能的阻挡层抛光液(磨料浓度为5wt%,FA/O II浓度为1ml/L,BRIJ30浓度为10ml/L,p H为10),在最佳的抛光液组分的条件下,Cu:Co:TaN的去除速率比为1:2.74:2.61且表面质量较好。
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