崔志慧 ,王辰伟 ,刘玉岭 ,赵红东 ,李红亮

(1.河北工业大学 电子信息工程学院,天津 300130;2.天津市电子材料与器件重点实验室,天津 300130;3.天津市计量监督检测科学研究院,天津 300130)

随着集成电路(IC)特征尺寸进一步减小,互连线层数不断增加,对芯片表面平坦化质量也提出了更加严苛的要求[1-4]。化学机械抛光(简称CMP)是目前唯一能够实现全局和局部平坦化的关键工艺技术[5]。铜互连CMP 工艺主要包括粗抛、精抛和最后的阻挡层抛光[6],如图1 所示。精抛为了有效去除铜互连表面残余铜,在CMP 过程中通常进行一定时间的过抛,但在过抛过程中会产生和加深碟形坑、蚀坑[7-9]。因此,最后的阻挡层CMP 需要有一定的铜和介质去除速率选择比以实现对碟形坑和蚀坑的有效修正[10]。

图1 铜互连阻挡层CMP 过程示意图Fig.1 Copper interconnect barrier CMP process

Jiang 等[11]研究发现使用1,2,4-三唑和低浓度的聚胺Trilon®P 组合来代替缓蚀剂BTA,可以在不降低铜去除速率的条件下,有效地减小铜互连碟形坑和蚀坑深度。齐嘉城等[12]研究发现,在H2O2和FA/OⅡ络合剂的基础液中加入苯并异噻唑啉酮(BIT),能有效降低Cu 的去除速率,进而提高TEOS 和Cu 的去除率选择比,降低碟形坑和蚀坑深度,并且抛光后Cu表面无明显沾污。Zhang 等[13]研究发现在不含缓蚀剂的碱性阻挡层抛光液中,非离子型表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)能够有效控制碟形坑和蚀坑,提高晶圆表面的平坦化效果。

在前人研究的基础上,本文研究了促进剂柠檬酸钾(CAK)和FA/O Ⅱ型络合剂协同作用对材料去除速率、碟形坑和蚀坑修正的影响;对比四种不同浓度的磨料、络合剂和柠檬酸钾(CAK)抛光液的材料去除速率,提出了其协同作用的机理,对降低碟形坑和蚀坑缺陷,提高CMP 后平整度具有重要意义。……