铜膜化学机械抛光工艺优化

2014-09-26刘玉岭李洪波樊世燕

电镀与精饰 2014年7期

李炎，刘玉岭，李洪波，3，樊世燕，

唐继英1，闫辰奇1，张金1

(1.河北工业大学微电子研究所，天津 300130;2.河北科技大学化学与制药工程学院，河北石家庄 050018;3.河北联合大学信息工程学院，河北唐山 063000)

引言

随着集成电路迅速发展，极大规模集成电路(GLSI)和特征尺寸(45nm)技术已成为主流。随之而来的电阻电容(RC)延迟、电迁移和功耗等问题越来越严重。铜布线和低介电常数(K)介质相结合的互连结构应运而生，但是多孔、易碎的超低K材料的引入，要求化学机械抛光(CMP)过程中抛光压力必须减小到13.780kPa以下，而目前CMP技术需要在较高的压力(＞13.780kPa)下进行，如何兼顾压力的降低和抛光后表面质量的提高成为关键问题［1-4］。传统的抛光液由于磨料浓度较高，容易在铜膜表面造成大量微观划伤、凹坑等表面缺陷，还会产生大量的磨料颗粒残留，给后续的清洗过程带来极大的困难。现有的CMP工艺在降低压力和磨料浓度后无法达到较高的去除速率，且CMP后铜膜的表面状态也无法得到保证。针对以上问题，本文提出了低压低磨料CMP技术，研制出了低磨料碱性抛光液，优化了CMP工艺，获得了较高抛光速率和较低的片内速率非均匀性和粗糙度［5-8］。抛光液中的多羟多胺螯合剂在静态条件下和铜反应缓慢，而在CMP条件下，系统提供的大量能量克服了反应势垒，使反应迅速加快，生成了可溶性的螯合物，从而加快抛光速率且能实现较大的凹凸处速率差。