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铜化学机械抛光的弱缓蚀剂研究*

2021-11-06宋恩敏赵永武

金刚石与磨料磨具工程 2021年5期

徐 浩,宋恩敏,卞 达, 2,赵永武, 2

(1.江南大学 机械工程学院,江苏 无锡 214122)(2.江苏省先进食品制造装备技术重点实验室,江苏 无锡 214122)

铜具有更低的电阻率、RC延迟以及优越的抗电迁移性能,已经取代铝成为集成电路的主要互连材料。然而,凹陷和过度腐蚀是铜化学机械抛光时的主要挑战。因此,铜缓蚀剂的研究尤为重要[1]。

苯并三氮唑(benzotriazole,BTA)是铜化学机械抛光最常用的缓蚀剂,其缓蚀效果良好,成膜作用强,而Cu-BTA膜需要较大机械力才能去除。加大机械力获取高去除率易对Cu和易碎的低k介质造成破坏,难以满足工业生产时的铜的低压、高去除率抛光需要,且BTA在铜表面的附着力也很差,长期使用是有毒的[2]。

1,2,4-三氮唑(TAZ)是最近发现的环保型铜的缓蚀剂。JIANG等[3]利用接触角、电化学以及XPS试验对TAZ的缓释效果进行研究,发现TAZ能在铜表面形成弱缓蚀薄膜,但其缓蚀效果比BTA弱,且在双氧水体系的抛光液中,TAZ在铜表面的吸附性较好,残留缓蚀剂也易于清洁,是一种铜的环保型弱缓蚀剂。YANG等[4]提出了一种新型铜的缓蚀剂PVP,其具有良好的生物相容性,适应于环保型抛光液的发展需要。利用极化、阻抗等电化学方法研究PVP的缓蚀行为,并将其与BTA进行比较,发现PVP对铜也具有缓蚀作用,但没有研究PVP在铜抛光实际应用中的效果。WANG等[5]将缓蚀剂苯并三氮唑与甲基苯并三氮唑混合使用,发现混合缓蚀剂可以在铜表面通过分子互补填充形成致密表面膜,抛光后可获得较好的表面质量。

因此,通过静态腐蚀、电化学以及抛光试验发现PVP在铜的化学机械抛光中有弱缓蚀作用;……

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