GLSI多层铜布线CMP后清洗铜污染去除的研究

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1、分类号：TN305.97密级：公开UDC：编号：201321903016河北工业大学硕士学位论文GLSI多层铜布线CMP后清洗铜污染去除的研究论文作者：顾张冰学生类别：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：刘玉岭职称：教授资助基金项目：国家中长期科技发展规划02科技重大专项资助项目(2009ZX02308)DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMicroelectronicsandSolidStateElectronicsSTUDYONTHE

2、CORRERPOLUTIONREMOVALINPOST-CMPCLEANINGOFCOPPERINTERCONECTIONFORGLSIbyGuZhangbingSupervisor:Prof.LiuYulingFebruary2016ThisworksupportedbytheSpecialProjectItemsNO.2inNationalLong-termTechnologyDevelopmentPlan.NO.2009ZX02308.原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论

3、文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后

4、适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要在极大规模集成电路(GLSI)中，由于特征尺寸的不断减小，杂质对于器件的危害显得异常突出，因此晶圆表面洁净度成为了影响器件成品率的重要因素。随着铜取代铝成为最有效的金属互连层材料，化学机械抛光(CMP)技术成为目前最有效实现芯片全局平坦化的手段。但是在抛光后，铜表面会有大量的磨料、金属、有机物等污染，它们会对器件的性能和稳定性产生很大的影响，其中铜污染的影响最为关键。因此，在CMP后清洗过程中去除铜等污染至关重要。本论文系统地分析了目前CMP后清洗技术与工艺的优缺点，针对目前对铜污染去除中工艺复杂，效率不

5、高，腐蚀设备等缺点，在理论上提出了一种新型碱性清洗液来有效去除铜污染。利用碱性螯合剂对铜离子的强螯合能力来去除铜污染，利用表面活性剂优先吸附特性，使其在铜表面形成保护膜，抑制清洗剂对铜表面的腐蚀。二者组成的复合清洗剂能在不腐蚀铜表面的前提下，有效去除铜污染。本课题研究过程中，首先通过单因素实验，研究了FA/OII型螯合剂对铜表面氧化铜膜和Cu-BTA膜的去除能力，发现螯合剂浓度越大，对氧化铜和Cu-BTA去除能力越强，其浓度在150ppm-200ppm范围内，能够彻底去除铜污染，但是单一的螯合剂会腐蚀铜表面，造成新的缺陷。通过固定螯合剂的浓度，利用电化学实验研究了

6、FA/OI型非离子表面活性剂对铜表面的保护作用，发现活性剂浓度越高，保护能力越强，当浓度达到一定大时，保护膜趋于饱和。最后，将对应浓度的螯合剂和活性剂混合组成复合清洗剂，检验发现其对铜表面的氧化铜膜和Cu-BTA膜去除效果很好，而且不腐蚀铜表面。选取清洗效果好的配比，清洗CMP后的12inch多层铜布线表面，利用扫描电镜对清洗后的表面缺陷进行详细分析。结果表明，150ppm螯合剂和400ppm活性剂组成的复合清洗剂能够有效去除铜污染，而且对于残留的硅溶胶颗粒（SiO2）和有机物有很好的清洗效果，使表面总缺陷数基本满足工业要求。关键字：CMP后清洗螯合剂表面活性剂铜

7、污染腐蚀抑制IABSTRACTWiththefeaturesizeshrinkingconstantly,theharmofimpuritycontaminationtotheperformanceofdevicesisincreasingmoreandmoreseriouslyinGLSI(greatscaleintegratedcircuit).Therefore,thecleaningtechnologybecomestheimportantfactortoinfluencethecoefficientofdevice.WithCureplacedAltob

8、ethem