新型銅互連阻擋層材料Ru的CMP研究.pdf

1、在32 nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)中，采用Ta/TaN作為Cu互連線的粘附擴(kuò)散阻擋層。但是隨著IC技術(shù)的不斷發(fā)展，集成電路向著高集成度和高性能化方向發(fā)展。當(dāng)技術(shù)節(jié)點(diǎn)達(dá)到16 nm以下時(shí)，新材料Ru由于具有更低的電阻率，可以實(shí)現(xiàn)無籽晶層Cu直接電鍍，因此將成為替代Ta/TaN作為Cu互連粘附阻擋層的熱門材料。但是關(guān)于Ru的化學(xué)機(jī)械拋光還很少有報(bào)道。因此研究Ru的化學(xué)機(jī)械拋光性能和工藝有著重要的意義。
　　論文首先研究了Ru的化學(xué)機(jī)械拋光工藝參數(shù)，

2、結(jié)果表明，使用優(yōu)化的工藝參數(shù)：壓力2 psi，流量150 ml/min，拋光頭轉(zhuǎn)速60 rpm，拋光盤轉(zhuǎn)速65 rpm，得到Ru的去除率（MRR）為25.6 nm/min，表面粗糙度（RMS）達(dá)到1.96?(測(cè)試范圍:10μm×10μm)。同時(shí)，為了得到較高的Ru拋光去除速率，本文研究了FA/OⅠ螯合劑和H2O2氧化劑對(duì)Ru的拋光去除速率和靜態(tài)腐蝕速率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著H2O2濃度的增加，在拋光過程中，Ru表面形成了致密氧化層，

3、導(dǎo)致Ru的拋光去除速率和靜態(tài)腐蝕速率先增加后減少。通過電化學(xué)方法對(duì)Ru表面的腐蝕情況進(jìn)行了分析研究。結(jié)果表明，F(xiàn)A/OⅠ螯合劑能通過與Ru的氧化物（(RuO4)2?和RuO4?）形成可溶性胺鹽([R(NH3)4](RuO4)2)提高Ru的去除速率。另外，通過調(diào)節(jié)FA/OⅠ螯合劑和H2O2氧化劑的濃度，可以使Ru與Cu的拋光速率達(dá)到1:1，有助于在拋光過程中降低阻擋層的腐蝕，滿足工業(yè)生產(chǎn)要求。最后，在拋光液中加入了少量的Ⅰ型非離子表面活性