电压对铜电化学机械平整化性能影响的实验研究.pdf

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1、2013年1月润滑与密封Jan．2013第38卷第1期LUBRICATIONENGINEERINGVoL38No．1DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2013．01．011电压对铜电化学机械平整化性能影响的实验研究闫茂振翟文杰孙素梅欧阳勇(1．中国工程物理研究院总体工程研究所四川绵阳621900；2．哈尔滨工业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001)摘要：在质量分数30％有机膦酸(HEDP)和0．02mol／L苯骈三氮唑(BTA)电解液中，模拟实验研究静、动态下电压对铜的电化学机械平整化材料去除

2、率和表面质量的影响规律。实验结果表明，铜在30％HEDP+0．02moVLBTA电解液中的钝化电压区间为0．2～1．1V，当阳极电势为0．5V时，BTA的腐蚀抑制效率接近90％；静、动态下铜的材料去除率均随施加电压的增大而增大，但施加电压过大，铜表面出现腐蚀坑；在不降低表面质量的前提下，当外界施加电压0．5V时，能较好地平衡电化学作用与机械作用，达到较高的材料去除率。关键词：电化学机械平整化；材料去除率；表面质量；化学作用；机械作用中图分类号：TH117文献标识码：A文章编号：0254—0150(2013)1—051—5

3、ExperimentalStudyonElectrochemicalMechanicalPlanarizationPerformanceofCuthDiferentAppliedVoltagesYanMaozhenZhaiWenjieSunSumeiOuyangYong(1．InstituteofStructuralDynamic，ChinaAcademicofEngineeringPhysics，MianyangSichuan621900，China；2．MechanicalandElectricalEngineeri

4、ng，HarbinInstituteofTechnology，HarbinHeilongjiang150001，China)Abstract：Toexplorethemechanismofvoltageonmaterialremovalrateandsurfacequality，Cu-ECMPsimulatingex—perimentswerecarriedoutforrubbingpairsofSi3N4／Cuinelectrolyteof30％HEDP+0．02moL／LBTA，indynamicandstatics

5、tate．Experimentalresultsshowthatthepassivatingregionisbetween0．2Vand1．1VforCuinelectrolyteof30％HEDP+0．02mol／，LBTA．Whenanodepotentialis0．5V，theInhibitionEficiency(IE)evenco]tilenearto90％．Materialremovalrateincreaseswiththeincreaseofvoltageinbothdynamicandstaticsta

6、te．However，theetchpitwillapperwhenvoltageishigher．Perfectbalancebetweenelectrochemicalandmechanicalactioncouldbeobtainedwhenweapplyannodicvoltageof0．5V，andtheMaterialRemovalRate(MRR)reachesquitehigh，withoutreducingthesurfacequality．Keywords：electrochemicalmechani

7、calplanarization；materialremovalrate；surfacequality；electrochemicalaction；me-chanical白ctinn在基于大马士革结构互连工艺的下一代Ic芯片率而不会对介质造成损伤，具有高效率、低缺陷率和制造中，Cu／低k介质材料被引入互连层，现有图案敏感性小的优点，是目前最具发展潜力的低压的化学机械平整化技术(CMP)由于磨粒和表面的平整化技术。机械作用较大，在平坦化过程中极易产生Ca／低k绝在Cu．ECMP过程中，电压是铜氧化成铜离子的缘层材料界面剥离

8、和表面损伤，无磨粒低压平坦化方直接动力，抛光过程中的材料去除率直接与外加电压法成为新的发展方向。电化学机械平坦化技术有关，而与下压力无关，抛光垫只需在极低的下压力(ECMP)集成了无磨粒CMP和电化学抛光技术的优(<6895Pa)作用下去除钝化膜。Cu—ECMP中的点，通过对被加工件施加阳极电势，取代了CMP过材料去