缓蚀剂在铜化学机械抛光过程中的作用研究.PDFVIP

第 27 卷 　第 5 期 摩 擦 学 学 报 Vo l 27, 　No 5 2007 年 9月 TR IBOLO GY Sep , 2007 缓蚀剂在铜化学机械抛光过程中的作用研究 张 　伟 , 路新春 , 刘宇宏 , 雒建斌 (清华大学 摩擦学国家重点实验室 , 北京 　100084) ( ) 摘要 : 利用柠檬酸体系抛光液研究了苯并三氮唑 B TA 缓蚀剂对铜化学机械抛光过程和抛光效果的影响 ,并通过 X 射线光电子能谱仪 、紫外可见吸收光谱仪及表面电位测试和电化学分析等手段分析了抛光液中 B TA 缓蚀剂在铜化学 机械抛光过程中的作用机理. 结果表明 ,当 H O 存在时 ,抛光液中 B TA 作为阳极缓蚀剂吸附在抛光表面 ,提高了阳极 2 2 铜溶解的平衡电位 ,并通过缩合反应生成保护膜 ,减小了抛光后的表面粗糙度 ,提高了表面质量 , 同时在一定程度上增 加了抛光过程中的摩擦系数. 另外 , B TA 对 SiO2 抛光磨粒具有一定的吸附作用 ,进而对抛光效果产生一定的影响 ,抛 光磨粒表面吸附层的存在会减小抛光过程中的摩擦系数. 关键词 : 化学机械抛光 ; 缓蚀剂 ; 摩擦系数 ; 表面电位 ; 极化曲线 中图分类号 : TN 305. 2; TH 117. 3 文献标识码 : A 文章编号 : (2007) 05040 105 　　作为一种全局平面化工艺 , 化学机械抛光 对 H SO 、HC l和柠檬酸的缓蚀效应比较. 鉴于有机 2 4 ( ) CM P 在集成电路铜布线抛光中的应用已有 20 多 酸 柠檬酸良好的 pH 值缓冲性和金属络合性 ,本研 年历史. 根据莫尔定律 ,到 20 14 年铜布线线宽将达 究针对柠檬酸体系抛光液中缓蚀剂作用展开抛光试 到 35 nm. 为了保证铜布线层可靠的应用性能 ,布线 验和相应的理论研究. ( 填充后沟槽处铜表面相对于基准面 无布线图案 [ 1 ] 1　实验部分 ) 处 的填充高度为沟槽深度的 2 ～3 倍 . 这要求在 抛光液 中添加 H O 等腐蚀剂来提高抛光效率. 所用抛光液为柠檬酸体系 pH = 4 的缓冲溶液 , 2 2 H O 作为 1种强氧化剂和腐蚀剂会降低抛光后铜 抛光液中 H O 和 SiO 质量分数均为 3% , B TA 质 2 2 2 2 2 布线的表面质量 , 因而需要改进抛光液成分以提高 量分