GLSI多层铜布线CMP碱性低磨料铜精抛液的研究

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1、分类号：TN305.2密级：公开UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文GLSI多层铜布线CMP碱性低磨料铜精抛液的研究论文作者：王仲杰学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士学科专业：集成电路工程指导教师：王胜利职称：教授资助基金项目：国家科技重大专项子课题(2016ZX02301003-004-007)河北省自然科学基金青年基金（F2015202267）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofIntegratedCircuit

2、EngineeringRESEARCHONALKALICMPSLURRYFORPRECISEPOLISHINGOFCOPPERINTERCONNECTOFGLSIWITHLOWABRASIVECONCENTRATIONbyWangZhongjieSupervisor:Pro.WangShengliMay2017ThisworksupportedbytheNationalScienceandTechnologyMajorProjectsCorpus(2016ZX02301003-004-007)andtheNaturalSci

3、enceFoundationofHebeiProvince(F2015202267).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：

4、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：摘要随着集成电路技术的不断发展，多层铜布线已取代铝成为集成电路布线的主要方式。铜比较铝有更低的电阻率，不易发生电子迁移现象，但是在进行电镀铜时，晶圆表面会形成凹凸不平的形貌。通过CMP对晶圆完成粗抛和精抛，粗抛去掉表面大量的

5、铜，精抛将残余铜去掉，保留阻挡层即可。现有的碱性精抛抛光液主要存在两个问题：抛光液稳定性较差，平坦化过程中碟形坑延伸。全文针对这两个问题进行探究。本文主要从抛光液稳定性、去除速率和片内非均匀性三个方面进行研究。对比分析了FA/OII型螯合剂体系和甘氨酸络合剂体系的碱性抛光液。在各自体系下，通过单因素实验确定各因素对抛光液稳定性、去除速率、表面粗糙度等的影响，其中主要研究了AEO-15的影响。利用络合剂的抗氧化作用，在抛光液中加入络合剂，能够与氧化剂共存，从而实现碱性抛光液的稳定。FA/OII型螯合剂体系的抛光液的去除速率较高

6、，有很好的钝化作用，晶圆片表面粗糙度降低到2.03nm；甘氨酸络合剂体系的碱性抛光液在硅溶胶浓度1wt%，AEO-15为3wt%，甘氨酸质量分数0.5wt%，增膜剂为100ppm的条件下，能够稳定4天。为了解决平坦化中碟形坑的延伸问题，提出了一种弱碱性抛光液，在氧化作用和钝化作用的协调下，有效保护了凹处的铜。利用氧化剂在晶圆片表层形成氧化膜，加之钝化形成的钝化膜。根据二者协同作用的相互影响，选取甘氨酸体系中的最优配比进行平坦化实验，精抛后碟形坑为945Å，得到了修正。该体系不仅为化学机械平坦化提供了理论依据，也为今后弱碱性铜

7、CMP的研究提供了重要的参考价值。关键字：化学机械抛光甘氨酸去除速率表面粗糙度IABSTRACTWiththecontinuousdevelopmentofintegratedcircuittechnology,multilayercopperwiringhasreplacedaluminumasthemainmodeofintegratedcircuitwiring.Copperhasalowerresistivitythanaluminum,anditisdifficulttotransferelectrons.Butw

8、henthecopperiselectroplated,thesurfaceofthewaferwillformunevenshape.ThewaferisroughpolishingandprecisepolishingbyCMP,andalargeamountofcopperisrem