化学添加剂提高钴化学机械抛光性能的研究进展

钴(Co)具有电阻率低、电子迁移率高、对铜(Cu)等金属的黏附性好以及沉积性能好等优势,在集成电路制程中作为Cu互连阻挡层或新型互连材料具有巨大的应用潜力,而金属互连化学机械抛光(CMP)是决定Co在集成电路应用中可靠性的关键工艺。概述了抛光液中的不同化学添加剂提高Co抛光性能的研究进展,重点介绍了氧化剂、络合剂、腐蚀抑制剂等化学添加剂对Co阻挡层和Co互连CMP的材料去除速率(MRR)、静态腐蚀速率(SER)、去除速率选择比以及电偶腐蚀的影响。讨论了化学添加剂对提高Co抛光性能的作用机理,并分析了加入不同化学添加剂的抛光液的优势与不足。此外,展望了Co阻挡层和互连材料CMP工艺中仍需进一步研究的问题。     

硒化镉晶片的化学机械抛光

硒化镉(CdSe)的表面加工质量对CdSe基器件的性能至关重要.化学机械抛光(CMP)是一种获得高质量晶体加工表面的常用方法.为改善CdSe晶片的表面加工质量,以SiO2水溶胶配制抛光液,研究了抛光液磨料质量分数、抛光液pH值、氧化剂NaClO的质量分数、抛光盘转速和抛光时间等因素对CdSe晶片抛光去除速率和表面质量的影响,优化了CdSe的CMP工艺参数.结果表明,在优化工艺条件下,CdSe的平均去除速率为320 nm/min,晶片的抛光表面无明显划痕和塌边现象.原子力显微镜(AFM)测量结果表明,抛光后的CdSe晶片表面粗糙度为0.542 nm,可以满足器件制备要求.     

化学机械抛光设备关键技术研究

化学机械抛光（CMP）技术作为目前唯一可提供在整个晶圆片上全面平坦化的工艺技术,已被越来越广泛地应用到了半导体领域。介绍了CMP技术原理、晶片夹持、抛光台温度控制、抛光垫修整、终点检测、抛光后清洗等技术以及未来对国内CMP设备的展望。     

新型阻挡层材料钌的研究进展北大核心

随着集成电路特征尺寸不断缩小到14 nm及以下,钌凭借其低的电阻率、对铜高的依附性而被考虑替代传统阻挡层材料Ta/TaN。但是,钌作为阻挡层材料依然存在很多问题,如低去除速率、容易引起铜的界面腐蚀、铜钌去除的不均匀性。针对以上问题,主要从三个方面介绍了近几年的研究进展。首先,介绍了氧化剂及络合剂对钌去除速率的影响;然后,总结了针对铜钌界面腐蚀问题的研究进展;最后,阐述了国内外解决铜钌去除速率选择性问题的研究进展。此外,提出未来新型阻挡层钌的抛光液的研究应综合解决上述问题,而非单一解决,才能真正应用于生产领域。     

氮化镓化学机械抛光中抛光液的研究进展

氮化镓(GaN)因具有耐酸碱、硬度大等特点使其难以进行精密加工。因此,高效实现GaN的化学机械抛光(CMP)成为了一个技术难题。CMP过程中,抛光液的组分及其性质对抛光效果起决定性的作用。对近年来应用于GaN CMP抛光液中的磨料、氧化剂、表面活性剂、光催化剂等重要组分的抛光效果及作用机理进行了回顾。主要可以归纳为磨料逐渐从单一磨料向复合磨料方向发展,阴离子表面活性剂较其他活性剂效果更好;同时,发现主流的GaN CMP过程为先氧化再去除,因此氧化剂和光催化剂逐渐成为了研究热点。最后对GaN CMP的未来研究方向进行了展望。     

基于白刚玉微粉的6H-SiC单晶基片化学机械抛光材料去除率研究

碳化硅单晶基片已广泛应用于微电子、光电子等领域,如集成电路、半导体照明(LED)等,本文根据前期的研究结果,以白刚玉微粉为磨料,通过大量的实验,研究了抛光液成分(PH值、磨粒粒径与含量、分散剂、氧化剂、活性剂)、抛光盘转速以及载物台转速对SiC单晶片(0001)Si面和C面化学机械抛光(CMP)时对材料去除率的影响。研究结果表明,在SiC晶体基片化学机械抛光时,抛光液在一定的pH值、一定的氧化剂含量、一定的分散剂含量、一定的磨粒含量及尺寸下,能够获得最佳的材料去除率;抛光盘的转速对材料去除率影响较大,材料去除率随抛光压力的增加而增大,C面的材料去除率远大于Si面的材料去除率,但无论是Si面或C面,抛光后表面无划痕,经过2个半小时的抛光,表面粗糙度达到Ra1nm以下。结果表明,氧化铝(Al2O3)磨粒可用于碳化硅单晶基片的化学机械抛光,其研究结果可为进一步研究SiC单晶片的高效低成本化学机械抛光液、抛光工艺参数及化学机械抛光机理提供参考依据。     

磷化铟的化学机械抛光技术研究进展

磷化铟单晶作为一种重要的外延层衬底材料被广泛应用于光电器件.衬底外延生长和电子器件制备要求磷化铟晶片表面具有极低的表面粗糙度、无表面/亚表面损伤和残余应力等,需对磷化铟晶片表面进行抛光加工,其表面质量决定了后续的外延层质量并最终影响磷化铟基器件的性能.综述了磷化铟晶体化学机械抛光(CMP)技术进展;介绍了磷化铟表面的化学反应原理、CMP去除机理;详细分析了磷化铟抛光液组分及pH值、抛光工艺参数(抛光压力、抛光盘转速、抛光垫特性、磨料种类、粒径及浓度)等对磷化铟抛光质量的影响;介绍了磷化铟抛光片的清洗工艺,并对磷化铟CMP的后续研究方向提出一些建议.     

超大规模集成电路制造中硅片化学机械抛光技术分析

目前半导体制造技术已经跨入0.13μm 和300mm时代,化学机械抛光(CMP)技术在ULSI制造中得到了快速发展,已经成为特征尺寸0.35μm以下IC制造不可缺少的技术。CMP是唯一能够实现硅片局部和全局平坦化的方法,但CMP的材料去除机理至今还没有完全理解、CMP系统过程变量和技术等方面的许多问题还没有完全弄清楚。本文着重介绍了化学机械抛光材料去除机理以及影响硅片表面材料去除率和抛光质量的因素。     

化学机械抛光浆料研究进展

化学机械抛光(CMP)作为目前唯一可以实现全面平坦化的工艺技术,已被越来越广泛地应用到集成电路芯片、计算机硬磁盘和光学玻璃等表面的超精密抛光.介绍了CMP技术的发展背景,以及目前国内外抛光浆料的研究现状,并根据CMP浆料磨料的性质,将其分为单磨料、混合磨料和复合磨料浆料,对每一种浆料做了总体描述.详细介绍了近年来发展的复合磨料制备技术及其在CMP中的应用,并展望了CMP技术的发展前景以及新型抛光浆料的开发方向.     

阴离子对铜化学机械抛光的影响

在化学机械抛光过程中,抛光液的组成对抛光速率和表面质量有重要影响。利用自制抛光液,研究了在过硫酸铵体系抛光液中不同阴离子(硝酸根离子、溴离子、氯离子)对抛光速率的影响;采用动电位极化扫描技术对各抛光液在金属表面的成膜性能进行分析。结果表明,硝酸根离子的加入加快了阳极溶解反应,低浓度硝酸根离子的加入对抛光速率影响的波动性较大,随着浓度的增加抛光速率逐渐趋于初始值;随着氯离子(≥1mmol/L)或溴离子浓度的增加,抛光液的氧化性能降低,抛光速率不断降低;当溴离子浓度为0.1mmol/L时,Icorr值最小,抛光时对金属铜表面腐蚀程度较小。     

ULSI关键工艺技术——纳米级化学机械抛光

IC器件尺寸的纳米化,要求高的光刻曝光分辨率,在采用短波长和大数值孔径曝光系统提高分辨率的同时导致了焦深变浅,进而对晶片表面的平坦化要求越来越高。在比较了IC工艺中的四种平坦化技术基础上,重点综述了唯一可以实现全局平坦化的化学机械抛光(CMP)方法的发展、应用及展望。     

抛光液中各组分对Co CMP性能的影响

钴(Co)的化学机械抛光(CMP)要求有较高的去除速率(大于100 nm/min)和洁净平整的表面。采用新型弱碱性抛光液,研究不同成分(如过氧化氢(H₂O₂)、1,2,4-三氮唑(TAZ)、异辛醇聚氧乙烯醚(JFCE))对Co CMP性能的影响。结果表明,抛光液中H₂O₂体积分数为0.4%、pH值为8、甘氨酸(GLY)浓度为0.266 mol/L时,Co的去除速率最大,为763.53 nm/min。为了缓解Co表面的化学腐蚀,加入0.022 mol/L的TAZ作为抑制剂和体积分数为1.3%的JFCE作为表面活性剂后,Co的去除速率得到有效抑制,为489.74 nm/min。对抛光前后的Co表面进行原子力显微镜(AFM)测试,结果表明,Co表面湿润性增加,表面粗糙度明显下降。研究结果对Co布线的工业应用具有一定的指导意义。     

SiC单晶片C面固结磨料化学机械抛光的研究

本文研究了三种不同种类的磨料对SiC单晶片去除率的影响.最终选用金刚石磨料作为SiC单晶片的化学机械抛光磨料.结果表明:固结磨料CMP的材料去除率是游离磨料的3倍以上,固结磨料抛光垫,可大幅度提高材料去除效率.     

ULSI制造中硅片化学机械抛光的运动机理

从运动学角度出发，根据硅片与抛光垫的运动关系，通过分析磨粒在硅片表面的运动轨迹，揭示了抛光垫和硅片的转速和转向以及抛光头摆动参数对硅片表面材料去除率和非均匀性的影响．分析结果表明：硅片与抛光垫转速相等转向相同时可获得最佳的材料去除非均匀性及材料去除率．研究结果为设计CMP机床，选择CMP的运动参数和进一步理解CMP的材料去除机理提供了理论依据．     

计算机硬盘基片的化学机械清洗技术研究

目前,CMP技术对计算机硬盘基片(盘片)进行抛光,盘片表面粗糙度达到原子级平整,抛光后表面的清洗质量直接关系到CMP最终技术水平的高低.采用静态浸泡实验以及浸泡、擦洗、超声清洗实验,结合一系列的表面微观分析,研究了盘片CMP后清洗过程中的化学作用、机械作用以及清洗剂、清洗方式等物理化学要素对CMP后清洗效果的影响.结果表明,CMP后清洗是一种机械作用、化学作用等综合作用的过程.采用优化的清洗工艺及清洗剂,得到了低腐蚀、高洁净、平整的硬盘基片表面.     

有机胺碱对硅通孔铜膜化学机械抛光的影响

有机胺碱可与铜离子反应且产物在碱性条件下溶于水,这为硅通孔(TSV)铜膜的碱性化学机械抛光(CMP)提供了有利条件.研究了大分子有机胺碱对铜膜化学机械抛光的影响.首先测试了不同体积分数有机胺碱对碱性抛光液中磨料粒径和Zeta电位的影响,然后在直径3英寸(1英寸=2.54 cm)铜片上模拟了不同体积分数有机胺碱对铜去除速率的影响.实验结果表明:有机胺碱对抛光液中磨料粒径和Zeta电位没有影响;随着有机胺碱体积分数的增加,铜的去除速率先快速增加,达到一峰值后趋于稳定,最后略有下降;当有机胺碱的体积分数为5％时,TSV图形片铜膜去除速率达到最高值2.1tμm/min,剩余铜膜总厚度差减小到1.321 76 nm,实现了纳米级的化学机械抛光.