glsi阻挡层钴的化学机械抛光优化研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文GLSI阻挡层钴的化学机械抛光优化研究论文作者：李祥州学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：微电子学与固体电子学指导教师：潘国峰职称：教授资助基金项目：国家科技重大专项子课题(2016ZX02301003-004-007)河北省高等学校自然科学重点项目(ZD2016123)河北省自然科学基金青年基金（F2015202267）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMicroelectron

2、icsandSolidStateElectronicsSTUDYONTHEOPTIMIZATIONOFBARRIERCOBALTCHEMICALMECHANICALPLANARIZATIONByLiXiangzhouSupervisor：ProPanGuofengMay2017ThisworksupportedbyNationalScienceandTechnologyMajorProjectsCorpusNO.2016ZX02301003-004-00,theKeyProjectofNaturalScienceofHebeiProvinc

3、eCollegesandUniversities(No.ZD2016123)andProjectsupportedbytheNaturalScienceFoundationofHebeiProvince(F2015202267)摘要集成电路(IC)是衡量一个国家产业竞争力和综合国力的重要标志，化学机械平坦化(CMP)是IC制造关键工艺技术之一，是目前唯一能够实现全局和局部平坦化技术，而IC铜互连阻挡层CMP为平坦化最终步骤，直接决定IC器件良率和可靠性。钴（Co）作为10nm及以下技术节点ULSI铜互连新型阻挡层材料，在阻挡层化学机械抛光中

4、易与铜（Cu）发生电偶腐蚀，且Co/Cu去除速率的选择比较难控制，Co/Cu在CMP过程中静态腐蚀严重。本文采用电化学实验、抛光实验和静态腐蚀实验，系统地研究了抛光液pH和抛光液中各组分对Co/Cu电偶腐蚀的影响，以及抛光液pH和其各组分对Co/Cu去除速率、Co/Cu的静态腐蚀速率的影响作了如下研究。首先，针对Co在阻挡层化学机械抛光中易与Cu发生电偶腐蚀，分别研究了抛光液pH以及抛光液的化学组成，主要包括氧化剂，螯合剂以及活性剂对Co/Cu电偶腐蚀的影响。利用对Co/Cu表面钝化和氧化程度的控制，极大地降低了Co/Cu之间的电偶腐蚀电位

5、差，有效控制了Co/Cu间的电偶腐蚀。其次，针对Co/Cu去除速率的选择比难以控制和Co/Cu在CMP过程中静态腐蚀严重的问题，分别研究了抛光液pH以及其组分对Co/CuCMP和静态腐蚀的影响。利用对抛光液pH和其组分浓度的调节，改变Co/Cu表面钝化和氧化的状态，有效控制了Co/Cu间去除速率比，并很好的抑制了Co/Cu在抛光液中的静态腐蚀。关键字：钴化学机械平坦化碱性抛光液电偶腐蚀IABSTRACTIntegratedcircuitisthefoundationofmanufacturingindustryanditisanimport

6、antsymbolofcomprehensivestrengthofanation,chemicalmechanicalplanarization(CMP)isoneofthekeyprocessforICfabrication,itistheonlytechniquetoachieveglobalandlocalplanarization.Atthesametime,barrierCMPisthelaststepofcopperinterconnectsCMP,anditdirectlydecidestheyieldandreliabil

7、ityofanICdevice.Theelectrochemicalexperiments,polishingexperimentsandstaticcorrosionexperimentswereadoptedinthispaper.AndtheeffectofslurrypHandcomponentsonthegalvaniccorrosionbetweencobaltandcopper,theremovalrateandthestaticcorrosionrateofcobaltandcopperweresystematicallys

8、tudiedasfollows.Firstly,forcobaltbarriersufferedseriouslygalvaniccorrosionwithcopperinCMP