新型阻挡层材料Ru的CMP抛光液研究

《新型阻挡层材料Ru的CMP抛光液研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：TN305.2密级：公开_UDC：__________编号：201321903014_河北工业大学硕士学位论文新型阻挡层材料Ru的CMP抛光液研究论文作者：安卫静学生类别：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：周建伟职称：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（2009ZX02308）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMicroelectronicsandSolidStateElectronicsINVESTIGATIONONCHEMI

2、CALMECHANICALPOLISHINGSLURRYOFRuASNOVELDIFFUSIONBARRIERMATERIALbyAnWeijingSupervisor:Prof.ZhouJianweiMarch2016ThisworksupportedbytheSpecialProjectItemsNo.2intheNationalLong-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，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作

3、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适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘

4、要随着集成电路向着高集成度的方向发展，器件的特征尺寸越来越小，当技术节点发展到14nm以下时，为了减小信号在互连线上的延时，就需要有高熔点、低电阻率的新材料出现。相比于阻挡层钽/氮化钽（Ta/TaN），钌（Ru）作为铜（Cu）互连粘附阻挡层的材料具有很大的优势，同时，Ru可实现无籽晶层Cu的直接电镀，大大提高了互连线的可靠性。目前对于新材料Ru的研究比较少，所以对Ru化学机械抛光（CMP）的抛光液研究有着重要的意义。为了得到一组较为理想的抛光液配比，论文以国内外科技研究工艺为背景，在抛光液流量为150ml/min、工作压力为2psi、抛光头和抛光盘转速分别为60rpm/65rpm的条件下

5、，首先研究了磨料浓度对Ru化学机械抛光的影响，结果表明，当硅溶胶浓度为4%时，Cu、Ru的抛光速率可以满足要求，并且该浓度的抛光液相对于磨料浓度为20%的抛光液比较稳定，降低了成本。进一步研究了氧化剂KIO4和FA/OI螯合剂对Cu、Ru抛光速率和静态腐蚀的影响。结果表明，随着KIO4浓度的增加，Cu和Ru的抛光速率都呈增加的趋势，并且当KIO4浓度为0.02mol/L、FA/OI浓度为3ml/L时，才能满足不同材料间的速率选择比接近于1的要求。本文还通过电化学实验的方法对Cu、Ru表面的腐蚀情况进行了研究。实验发现，3ml/L的FA/OI螯合剂可以略微缓解Cu、Ru间严重电偶腐蚀的现象

6、。随后研究了I型非离子表面活性剂对RuCMP的影响，结果表明活性剂为10ml/L时，二者的速率满足要求，且抛光后的表面粗糙度比较小，同时抛光液具有很好的润湿性和稳定性。最后对Ru-反应生成RuO2-化学机械抛光的机理进行了深入的分析。在碱性条件下，Ru和IO44，然后和FA/OI螯合剂反应生成可溶性胺盐([R(NH3)4](RuO4)2)，最终达到去除Ru的目的。关键字：化学机械抛光Ru抛光速率表面粗糙度IABSTRACTWiththedevelopmentoftheintegratedcircuittowardsthehighintegrationdegree,thefeaturesi

7、zeofthedeviceisgettingsmallerandsmaller.Whenthetechnologynodeisunder14nm,weneedanewkindofmaterialwithhighmeltingpointandlowresistivitytodecreasethedelayedtimeduringthesignalgoingthroughtheinterconnectingwire.Thus,tocom