抛光液中缓蚀剂对铜硅片的影响3 - Journal of Semiconductors.PDFVIP

第 26 卷 　第 11 期 半 　导 　体 　学 　报 Vol . 26 　No . 11 2005 年 11 月 C H IN ESE J OU RNAL O F SEM ICONDU C TOR S Nov . ,2005 抛光液中缓蚀剂对铜硅片的影响 李秀娟 　金洙吉 　康仁科 　郭东明　苏建修 (大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室 , 大连 　116024) 摘要 : 以硝酸铁为氧化剂选用不同缓蚀剂对铜化学机械抛光用抛光液的缓蚀效果进行了研究. 通过测试不同缓蚀 剂作用下铜的电化学极化曲线 ,来获得的腐蚀电流值和计算不同缓蚀剂的缓蚀效率. 采用表面粗糙度为 142nm 的 铜硅片进行静腐蚀和抛光实验 ,利用 ZYGO 粗糙度仪测试了硅片表面的粗糙度变化 ,并采用原子力显微镜分析腐 ( ) 蚀表面形貌. 研究结果表明 ,在以硝酸铁为氧化剂的酸性环境中 ,苯丙氮三唑 B TA 作为铜抛光液的缓蚀剂具有 良 好的缓蚀效果. 根据电化学参数计算出 15wt %硝酸铁溶液中添加 0 1wt % B TA 的缓蚀率达 99 1 % ;无论在静腐 蚀还是在抛光过程中 ,在抛光液中添加 B TA 均可避免硅片严重腐蚀 ,使表面光滑. 关键词 : 化学机械抛光 ; UL SI ; 抛光液 ; 缓蚀剂 EEACC : 2550 E ; 2570 ; 8620 中图分类号 : TN 305 　　　文献标识码 : A 　　　文章编号 : 02534 177 (2005) CM P 的机理研究[3～5 ] . 1 　引言 本文为获得抛光液中缓蚀剂对铜硅片表面腐蚀 的影响 ,采用硝酸铁为氧化剂 ,对酸性环境下抛光液 由于比铝具有更低的电阻率 、更优越的抗电迁 的缓蚀剂性能进行了研究. 移特性和产生较小的 RC 常数 , 因此铜可以明显地 ( ) 改善集成电路 IC 的性能 ,成为首选的深亚微米 IC 2 　实验 金属布线用材料. 铜化学机械抛光被认为是可以同 时兼顾全局和局部平坦化要求的最有效方法 , 已成 为多层布线中大马士革镶嵌工艺的关键技术[ 1 ] . 2 . 1 　主要试剂 在 CuCM P 过程中 ,工件以一定的压力与抛光 实验采用硝酸铁为氧化剂 ,缓蚀剂选用成相膜 垫相接触并且相对运动 , 同时 ,在工件与抛光垫之间 ( ) 缓蚀剂苯丙氮三唑 B TA 和吸附型缓蚀剂米唑和 ( 流动的抛光液 由亚微米或纳米级磨粒和化学溶液 柠檬酸 , 以上试剂均采用分析纯 ,其参数见表 1. 采 ) 组成 与铜发生化学反应 ,工件表面形成的化学反应 用 18MΩ ·cm 的超纯水 , 以及粒度为 25nm 的 SiO2 [2 ] 物由磨粒和抛光垫的机械摩擦去除 . CuCM P 的