金属铜和锇的化学机械抛光研究

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1、分类号：____________密级：______________ＵＤＣ：____________单位代码：______________安徽工业大学硕士学位论文论文题目：金属铜和锇的化学机械抛光研究学号：_________________________20090312作者：_________________________汤丽娟专业名称：_________________________应用化学2012年05月20日万方数据安徽工业大学硕士学位论文金属铜和锇的化学机械抛光研究论文题目：InvestigationonChemicalMechanicalPolishingofM

2、etalCopperandOsmium作者：汤丽娟学院：化学与化工学院指导教师：储向峰单位：安徽工业大学论文提交日期：2012年05月10日学位授予单位：安徽工业大学安徽马鞍山243002万方数据独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得安徽工业大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。签名日期：____________关于论文使用授权的说明本人完

3、全了解安徽工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文,保密的论文在解密后应遵循此规定。签名导师签名日期：____________万方数据摘要金属铜和锇的化学机械抛光研究摘要在超大规模集成电路（ULSI）中，铜被广泛应用于互连材料，锇有可能作为阻挡层新材料。化学机械抛光（CMP）技术能实现全局平坦化，因此被广泛应用于ULSI制造中互连材料和阻挡层材料的加工。在CMP过程中，抛光液的组成对抛光速率和表面质量有重要影响。本文首先分别对H2O2体系及过硫酸铵体

4、系抛光液中不同无机盐的引入对金属Cu抛光速率的影响进行研究；并利用极化曲线分析方法，分析抛光液中无机盐的引入对化学腐蚀能力，即Cu表面钝化膜形成的影响。研究发现，在H2O2体系抛光液中，低浓度NaCl、NaBr的加入均能稍微提高抛光速率值；较高浓度NaCl、NaBr的加入均会导致磨料颗粒的团聚，从而导致金属Cu表面划痕的产生。NaNO3浓度的增加对抛光速率值影响较小。在过硫酸铵体系抛光液中，随着NaCl或NaBr浓度的增加，抛光液的氧化性能降低，抛光速率不断降低；NaNO3的加入在一定程度上提高了抛光速率值；Cu(NO3)2的加入不利于铜表面钝化膜的形成，但能提高抛光去除速率

5、。随后，本文利用自制的抛光液对金属锇片进行抛光，研究了抛光液pH值、抛光压力、抑制剂种类及浓度、H2O2浓度和SiO2浓度对抛光速率的影响。结果表明，在抛光液pH值为9，抛光压力1psi，H2O2浓度1wt.%，SiO2浓度1wt.%，抑制剂BTA浓度1-1mmol·L条件下，得到抛光速率13.0nm/min。最后，本文利用自制实验装置对Os进行抛光并对抛光机理进行研究。抛光液中，CH3COOH或H3PO4均能起到酸剂、络合剂和抑制剂的作用；H2O2主要通过促进阴极反应的进行从而增强抛光液对金属锇的化学腐蚀能力。在CH3COOH体系抛光液中，H2O2浓度的增加提高了抛光液对金

6、属锇的化学腐蚀能力，但不利于金属表面钝化膜的形成；苯并三氮唑（BTA）浓度的增加促进了金属锇表面抑制膜的生成。在H3PO4体系抛光液中，低浓度H2O2的增加，通过增强抛光液的化学腐蚀能力，最终增加了抛光速率值。当抛光液pH值为4时，金属锇表面生成的钝化膜最致密。当pH值为4或5时，金属锇表面生成的钝化膜开路电位（OCP）值大于金属锇的OCP值，且此条件下的抛光速率值较高。关键词：化学机械抛光，铜，锇，极化曲线，抛光去除速率I万方数据金属铜和锇的化学机械抛光研究InvestigationonChemicalMechanicalPolishingofMetalCopperandO

7、smiumAbstractCopperiswidelyusedasaninterconnectmaterialinultralargescaleintegration(ULSI).Osmiummaybeusedasanewdiffusionbarrier.DuringULSIfabricationprocess,chemicalmechanicalpolishing(CMP)iswidelyusedfortheplanarizationofinterconnectmaterialandbarrierma