化学机械抛光过程低k/铜表面材料去除机制及损伤机制研究进展*

2021-04-20司丽娜刘万宁吴锐奇阎红娟张淑婷

润滑与密封 2021年4期

司丽娜刘万宁吴锐奇阎红娟杨晔张淑婷

(北方工业大学机械与材料工程学院北京 100144)

随着超大规模集成电路中器件特征尺寸的不断缩小，如何降低金属互连线的阻容延迟效应成为提高芯片处理速度的关键问题[1]。为了降低这种延迟效应，互连线需要采用导电性较好的铜，且引入新型的低介电常数(低k)材料。按照2013年版国际半导体技术路线图(ITRS)对集成电路(IC)技术发展趋势的预测和国家科技重大专项规划的进展路线[2],目前迫切需要开展硅片的特征线宽22 nm及以下IC制造关键技术的基础研究。在此技术节点，要求与铜互连相匹配的介电薄膜的介电常数k值在2.0以下。超低k材料的弹性模量将降低至仅为几个GPa，与导线铜的弹性模量相差悬殊。在IC制造中若仍采用传统的化学机械抛光(CMP)方法，对铜与超低k介电质的异质表面进行抛光，极易造成界面材料的剥离和极细互连线的损伤(如图1所示)[3]，导致材料失效。目前，如何对超低k介质/铜异质表面进行高效、高质量的材料去除，仍是困扰工业界的难题。