GLSI多层Cu布线CMP后清洗中BTA及颗粒的研究

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1、分类号：TP212密级：公开UDC：编号：硕士学位论文GLSI多层Cu布线CMP后清洗中BTA及颗粒的研究论文作者：李凤英学生类别：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(2016ZX02301003-004-007)1DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMicroelectronicsandSolidStateEl

2、ectronicsSTUDYONBTAANDPARTICLEOFPOST-CMPCLEANINGofCOPPERINTERCONNECTIONFORGLSIbyLiFengyingSupervisor:Prof.LiuYulingMay2017ThisworksupportedbytheSpecialProjectItemsNO.2inNationalLong-termTechnologyDevelopmentPlan.NO.2016ZX02301003-004-007.2原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，

3、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、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

4、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：3摘要铜互连化学机械抛光（CMP）是集成电路制备过程中的关键工艺，但CMP后表面会存在颗粒、有机物等污染物，影响器件的可靠性和良品率，同时低k介质材料在大机械压力下易出现薄膜脱层现象。因此，解决低压条件下Cu-CMP后清洗具有极强的实用价值，也是目前微电子行业面临的国际难题。本文主要针对低压条件下Cu-CMP后的主要颗粒污染物Si

5、O2磨料和主要有机污染物苯并三氮唑（BTA）进行分析实验研究，具体包括：依据BTA及颗粒的吸附机理，分析了以螯合剂与活性剂为基础的清洗剂去除BTA及颗粒的有效性；通过对比实验证明课题组自主研发的FA/OII螯合剂相对于国际主流清洗材料TMAH、柠檬酸，具有较强的清洗能力；利用抛光机抛洗替代PVA刷洗，对比实验表明在相同清洗剂条件，抛光机在抛光转速为55r/min、下盘转速为60r/min、压力为20psi、流量为2L/min抛光1min的抛洗结果与PVA（聚乙烯醇）刷洗1min，清洗液流量为2L/min的清洗效果基

6、本相同，这为研究低压提供了前提条件。研究不同压力下FA/OII螯合剂、活性剂对BTA及颗粒的去除规律，在此基础上研发了适用于低压条件的新型碱性清洗剂。同时研究了温度和放置时间对新型碱性清洗剂的影响：清洗液化学作用与温度相关，温度改变，会导致清洗液清洗能力变化；放置时间是清洗剂稳定性的表征参数，放置时间越长，清洗剂清洗能力会降低，但目前关于放置时间与温度对清洗剂稳定性方面的报道还很少。因此，研究温度和放置时间对新型碱性清洗剂的影响有极强的实用价值。通过大量实验研究确定优化配比为：150ppmFA/OII螯合剂、30p

7、pmFA/OI螯合剂以及1000ppmO-20活性剂组成的新型碱性清洗剂，在温度为25~35℃时，去除能力较佳，且此时满足粗糙度低、表面腐蚀可控、低压的要求，并发现该新型碱性清洗剂静置1个月，清洗效果基本不变，稳定性好。该新型碱性清洗剂可以有效去除低压条件下Cu-CMP后清洗的颗粒及BTA，适用于工业应用。关键词：化学机械抛光后清洗；苯并三氮唑；颗粒；螯合剂；表面活性剂4ABSTRACTCopperInterconnectChemicalMechanicalPolishing(CMP)isakeyprocessin

8、thepreparationofintegratedcircuits,whilethereareparticle,organicandotherdefectsduringpostCMPwhichaffectthereliabilityandyieldofdevice.Inaddition,low-kdielectricmaterialispronetodel