碱性铜CMP抛光液稳定性研究

《碱性铜CMP抛光液稳定性研究》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：201321903004河北工业大学硕士学位论文碱性铜CMP抛光液稳定性研究论文作者：秦然学生类别：全日制学术型硕士学科门类：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）；河北省教育厅研究项目（QN2014208）。ThesisSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMicro

2、electronicsandSolidStateElectronicsSTABILITYOFTHEALKALINECOPPERCMPSLURRYbyQinRanSupervisor:Prof.LiuYulingJanuary2016ThisworkwassupportedbytheSpecialProjectItemsNo.2inNationalLong-termTechnologyDevelopmentPlan(2009ZX02308),HebeiProvinceDepartmentofEduc

3、ation(QN2014208).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、

4、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：摘要集成电路按照摩尔定律快速发展。集成度越来越高，特征尺寸越来越小，晶圆面积越来越大，这都得益于超精密加工技术的快速发展。化学机械平坦化（chemicalmechanicalplanarization，简称CMP）是铜互

5、连工艺中唯一能实现全局平坦化的方法。抛光液是整个CMP工艺中最主要的耗材，其性能的好坏直接决定着整个晶圆的全局平坦化效果。河北工业大学微电子研究所在国家科技发展中长期规划中发明的GLSI多层铜布线平坦化材料—FA/O系列碱性抛光液，成份简单，不加入国际通用的难清洗有毒的苯并三氮唑（BTA），得到了很好的平坦化效果。碟形坑、腐蚀坑和表面粗糙度达到国际领先水平，并且对设备防腐蚀，环保性好，促进了微电子技术的快速发展。铜抛光液所用的氧化剂是H2O2，由于H2O2氧化性好，并且对抛光材料和环境都没有污染，

6、H2O2成为氧化剂的首选。但抛光液在加入H2O2氧化剂后，由于H2O2自身稳定性不高，尤其在碱性环境中，容易自身分解和与其他成分反应，导致碱性铜抛光液稳定性变差，不足48小时便失效，这成为碱性抛光液亟待解决的关键核心技术。本文首先从新发明的抛光液自身角度出发，从理论上分析了抛光液中各个成分对抛光液稳定性的影响，总结了其中的规律，其中发现I型活性剂对稳定性的提高有正向作用。并研究了向抛光液中加入添加剂，包括少量的BTA、磷酸pH调节剂和甘氨酸等试剂，得到了其对稳定性的影响规律。实验发现，适量的BTA

7、和磷酸的加入对稳定性的提高有正向作用。本文还探究了无磨料化学机械抛光（abrasive-freepolish，AFP）和抛光液的杀菌灭藻，无磨料化学机械抛光因为没有磨料胶体的加入，所以不用考虑抛光液中磨料胶体的稳定，而抛光液杀菌灭藻的研究可以消除和减小抛光液中菌类藻类对稳定性的影响，这两个方面的研究对于抛光液稳定性的提高也有重要的意义。通过对碱性铜抛光液稳定性的研究，对于抛光液原液可以稳定12个月以上，而对于铜的粗抛液和精抛液相对于之前其稳定性提高了一倍。关键字：化学机械平坦化碱性抛光液稳定性无磨

8、料化学机械抛光杀菌灭藻IABSTRACTIntegratedCircuitisdevelopingrapidlyaccordingtoMoore’slaw.TheintegrationlevelisHigherandhigher,thefeaturesizesissmallerandsmaller,thewaferareaislargerandlarger,allbenefitfromtherapiddevelopmentofprecisionmachiningtechnology