甚大規(guī)模集成電路中鋁布線及鋁插塞化學(xué)機(jī)械拋光的研究.pdf

1、甚大規(guī)模集成電路多層布線工藝中，隨著特征尺寸的降低，金屬線變得更細(xì)、互連層數(shù)變得更多。在互連線中我們把鋁用作金屬化系統(tǒng)的第一層金屬變得越來越普遍。更為重要的是，我們很容易把成熟的鋁工藝引入到現(xiàn)有的半導(dǎo)體廠商中去。最小特征尺寸在0.35μm及以下的器件，多層布線的每一層都必須進(jìn)行全局平面化?；瘜W(xué)機(jī)械拋光CMP是目前最好的也是唯一能實(shí)現(xiàn)全局平面化的技術(shù)。對鋁的拋光機(jī)理和拋光液的研究極有必要。 工業(yè)應(yīng)用的鋁拋光液均為酸性，對拋光設(shè)備腐

2、蝕很嚴(yán)重，而且會引起金屬離子沾污，降低了器件性能，有的還會造成環(huán)境污染。堿性拋光液，可以減小對設(shè)備的腐蝕，并且不會引入金屬離子沾污。但配制堿性拋光液難點(diǎn)在于，一是在堿性環(huán)境下氧化性高的氧化劑不多，二是堿性環(huán)境下更容易產(chǎn)生沉淀。因此，還沒有堿性的鋁拋光液得到應(yīng)用。 本文創(chuàng)新性的提出鋁化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)理，確立了“強(qiáng)化學(xué)作用、弱氧化、堿性介質(zhì)、產(chǎn)物易溶于水→高速率、高選擇；小粒徑、高濃度→低損傷、高平整”的新機(jī)理模型。以15～20nm硅

3、溶膠做磨料、以不會引入金屬離子的雙氧水作氧化劑，利用有機(jī)堿的強(qiáng)絡(luò)合特點(diǎn)來控制去除速率，并很好的避免了金屬離子沾污問題。通過拋光實(shí)驗(yàn)，找到了以雙氧水為氧化劑且濃度在2.5％-3.0％之間的最佳濃度配比；并找到了當(dāng)溶液的PH值在10.8-11.2之間時(shí)，鋁的拋光速率達(dá)到最大。 總之，我們所研制的拋光漿料具有無金屬離子沾污、無毒無污染、膠體穩(wěn)定、后清洗方便的優(yōu)點(diǎn)。并通過拋光實(shí)驗(yàn)證明本文研究的堿性鋁拋光液去除速率快、表面狀態(tài)好，符合鋁拋