铜化学机械抛光工艺的抛光液研究

摘要

铜的化学机械抛光已经成为现代集成电路制造行业中发展最为迅速的工艺，在集成电路芯片制造的过程中它可以满足各种不同薄膜的平坦化要求。尽管铜化学机械抛光工艺的发展非常迅猛，但是相对来说它的理论基础研究还并不完善，尤其是硅片抛光液和抛光垫之间的相互作用关系，新的化学机械抛光工艺必然会有新的更复杂的化学剂配方加入。总之，对于下一代化学机械抛光工艺的发展，如何理解抛光液的基本原理以及进行改善是非常关键的。 抛光液的优劣主要有抛光率，平坦性以及缺陷的数量等几个参数反应。为了获得更加平坦的表面在抛光之前必须形成钝化层然后进行抛光，使用的化学添加剂比如过氧化氢（H2O2）等作为氧化剂来形成这个表面钝化层，其他的化学添加剂作为抑制剂或配位剂也会加入抛光液对氧化层进行调节。在这个研究中，我们使用氧化剂为过氧化氢的抛光液，然后试验不同的配位剂和抑制剂在PH值2至10的范围内进行实验。经过分析和比较最终的平坦化效果，确定两种配位剂和一种抑制剂作为抛光液的成分。同时对于这种配方的抛光液在实际工程中的缺陷进行了评估以及改善实验。 为了更好的理解化学机械抛光的机理，X-射线光电子光谱，原子力显微镜，扫描式电子显微镜等被应用，实验的结果得到了合理的配方成分，并且分析了基本的原理。