Cu CMP抛光液对速率的影响分析及优化

在超大规模集成电路多层Cu布线CMP工艺中,抛光液是决定抛光速率、抛光表面状态和平坦化能力的重要因素。采用Plackett-Burman(PB)筛选实验对抛光液成分(磨料、氧化剂、活性剂、螯合剂)进行显著性因素分析,得出磨料、FA/O螯合剂Ⅱ型和氧化剂为显著性因素,并采用响应曲面法对其进行优化并建立了模型,最终得到以去除速率为评价条件的综合最优抛光液配比,为Cu抛光液配比优化及对CMP的进一步发展提供了新的思路与途径。     

低压力Cu布线CMP速率的研究

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.     

2-乙基己基辛基硫醚树脂固相萃取钯的研究

合成和鉴定了新萃取剂2-乙基己基辛基硫醚(EHOS),研究了EHOS树脂萃取钯的性能。实验表明,在0.1 mol·L^-1盐酸介质中,EHOS树脂萃Pd(Ⅱ)的萃取率＞99%,研究了EHOS树脂萃取钯的机理,结果表明,EHOS树脂通过EHOS分子上的硫原子与钯(Ⅱ)配位,形成2∶1配合物。硫脲是有效反萃剂,从萃合物的晶体结构看出,硫脲通过S原子与Pd(Ⅱ)配位,萃合物以Pd原子为中心构成平面正方型结构。选择了汽车催化剂浸出液进行固相萃取分离试验,钯回收率＞97%。     

碱性抛光液对铜与钽CMP选择比的影响

在ULSI多层铜布线中,由于钽与铜在物理及化学性质上的差别导致这两者的CMP去除速率不同,从而在抛光结束后出现蝶形坑等缺陷,影响器件性能。通过实验分析碱性抛光液中磨料、螯合剂、氧化剂、pH值、活性剂对铜与钽CMP选择比的影响。根据铜与钽的CMP去除机理,从实验结果分析出对铜、钽去除速率影响较为明显的成分,调节这些成分得到特定配比的抛光液,分别实现了铜与钽的去除速率相等、铜的去除速率大于钽、铜的去除速率小于钽。使用上述铜去除速率小于钽的抛光液对12英寸(1英寸=2.54 cm)图形片进行抛光,通过原子力显微镜观察,证明了这种抛光液能有效地修复多层布线CMP中的蝶形坑等缺陷。     

直流磁控溅射制备非晶硅薄膜的研究

非晶硅薄膜(a-Si)是目前重要的光敏材料,在很多领域得到广泛应用.直流磁控溅射具有工艺简单,沉积温度低等优点,是制备薄膜的一种重要技术.采用直流磁控溅射工艺在玻璃基板上沉积薄膜,并对样品进行了退火处理.研究了沉积速率与溅射功率的关系.结果表明薄膜的沉积速率与溅射功率近似有线性关系.利用X射线衍射(XRD)对薄膜进行了分析鉴定,结果表明溅射的薄膜是非晶硅薄膜.利用扫描电子显微镜(SEM)对非晶硅薄膜的表面形貌进行了观察和分析,与X射线衍射测试的结果一致.所以,利用直流磁控溅射工艺能在常温下能快速制备出良好的非晶硅薄膜.     

超滤和活性剂协同作用对铜阻挡层CMP后缺陷的控制机理研究

在铜互连阻挡层化学机械抛光(CMP)过程中,由于工艺和材料等因素会产生划伤和沾污等缺陷问题,造成器件失效、良率降低及潜在可靠性等问题.研究了抛光液中活性剂及超滤工艺对CMP后缺陷的影响,提出了活性剂和超滤协同控制CMP后缺陷的作用机理.通过粒径和大颗粒测试仪表征抛光液粒径和大颗粒数的变化,通过扫描电子显微镜(SEM)和...     

金刚石膜电化学氧化液的制备及清洗技术研究

提出了一种采用电化学去除硅片表面有机物的新的清洗方法,用金刚石膜电极作为阳极,电化学氧化硫酸铵溶液生成稳定的强氧化溶液,电解液的氧化性通过间接碘量法测量。通过大量实验,优化初始电解液的浓度以及初始温度等因素,得到氧化强度最佳的电化学清洗液。用自制氧化液进行硅片表面有机物的清洗实验,并与传统的RCA清洗方法进行对比。通过XPS分析可知,采用新的电化学氧化溶液清洗后的硅片表面有机物去除效果明显优于对比实验样品。     

ULSI铝布线化学机械抛光研究

在分析铝的物理化学特性的基础上,对甚大规模集成电路(ULSI)铝布线化学机械抛光(CMP)机理进行研究,确定采用碱性抛光液。阐述了所选pH值调节剂的特点,探讨了其在化学机械抛光过程中的作用机理,并分析了所选表面活性剂所发挥的提高高低选择比的作用。最后,对所选pH值调节剂和表面活性剂对铝化学机械抛光的影响进行了实验研究。结果表明:pH值在11.0时,去除速率最快,约为390nm/min;表面活性剂的加入对去除速率影响不大,但可以明显改善表面状态,表面粗糙度降至nm级。     

多晶Si太阳电池表面酸腐蚀制绒的研究

研究了采用HF和HNO3非择优腐蚀多晶硅表面制备绒面的机理。通过实验分析了酸混合液的体积浓度配比、添加剂、温度和时间等因素对腐蚀速率和腐蚀后表面形貌的影响;总结出了多晶Si的酸腐蚀规律,得到了制备理想绒面的酸混合液体积配比(V(HF):V(HNO3):V(CH3COOH)=1∶12∶6)。在此基础上提出了优化设计方案:采用廉价的水代替醋酸作为缓蚀剂,腐蚀过程置于超声槽中进行,利用超声波的振动使反应生成的气泡快速脱离多晶Si片表面,同时使腐蚀液浓度分布更加均匀,从而制备出效果更佳的多晶Si绒面。     

CMP中酸碱度对InSb晶片粗糙度的影响

InSb是一种重要的半导体材料。研究了在压力、流量等工艺参数一定的条件下,通过改变有机碱在抛光液中的体积分数,得到了不同pH值的抛光液。采用化学机械抛光(CMP)对InSb进行了表面加工,并在原子力显微镜下观测了抛光后晶片的表面粗糙度,找到了适宜InSb抛光的最佳pH值,从而达到降低InSb表面粗糙度的目的,最后分析和讨论了实验结果及其有机碱在CMP中的作用,最终实现了工艺参数的优化。