研究不同絡(luò)合劑（如甘氨酸（Gly）、檸檬酸（CA）、酒石酸（TA））在不同pH值的拋光液中對鈷（Co）化學機械拋光（CMP）去除速率的影響。研究結(jié)果表明,采用不同絡(luò)合劑時,隨著pH值的升高,Co的去除速率均逐漸降低。當采用甘氨酸作為絡(luò)合劑時,Co的去除速率優(yōu)于檸檬酸和酒石酸,當pH值為8時,Co的去除速率可達628 nm/min,粗糙度為1.08 nm,隨著pH值由8升高到10,Co的去除速率降低到169.9 nm/min。電化學實驗表明,采用不同絡(luò)合劑時,隨著pH值升高,開路電位逐漸變大,電荷傳遞電阻逐漸增大,這是由于Co表面的氧化物如四氧化三鈷、氫氧化高鈷增多,鈍化膜逐漸加厚且更為致密,絡(luò)合劑的絡(luò)合作用減弱。同時,在pH值為8時,采用甘氨酸作為絡(luò)合劑時,Co的開路電位為負值（-0.428 V）,電荷傳遞電阻為0.943 9Ω,表明Co表面氧化膜薄且致密性差,更容易被腐蝕去除。 

【文章來源】：半導體技術(shù). 2020,45(07)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

絡(luò)合劑的結(jié)構(gòu)式

不同絡(luò)合劑在不同pH值的拋光液中對Co去除速率的影響如圖2所示。拋光液的組成為質(zhì)量分數(shù)(wSiO2)為2%的SiO2磨料、質(zhì)量分數(shù)(wH2O2)為0.15%的H2O2和質(zhì)量分數(shù)(wGly、wCA和wTA)為2%的絡(luò)合劑(Gly、CA和TA)。從圖2中可以看出,采用不同絡(luò)合劑,Co的去除速率均隨著pH值的升高逐漸降低;當采用質(zhì)量分數(shù)為2%的甘氨酸為絡(luò)合劑時,Co的去除速率均高于采用檸檬酸、酒石酸為絡(luò)合劑的情況,且隨著pH值升高,Co 的去除速率由628 nm/min降低到169.9 nm/min。圖3為Co在標準熱力學條件下Pourbaix圖(25 ℃和105 Pa),即電極電位(VEh)-氫離子濃度圖,虛線a以下表明水被還原成H2,虛線b以上表明水被氧化成O2,兩者之間為水的穩(wěn)定域,其他虛線為溶解Co物質(zhì)的優(yōu)勢域,黑色實線為Co物質(zhì)穩(wěn)定域[11]。故而,Co在堿性條件下,氧化物主要以Co(OH)2、CoOOH、Co3O4形式存在,其反應(yīng)方程式[9]為

當溶液中OH-增多時,會促進式(4)和式(5)的進行,生成更多的氧化物覆蓋在Co表面,阻礙Co的去除。同時,由絡(luò)合劑的不同離子形式在水溶液中的質(zhì)量分數(shù)(w)隨pH值的變化,可以看出絡(luò)合劑在不同pH值的水溶液中存在形式不同,如圖4所示。甘氨酸水溶液的pH值為8時,主要以H3N+CH2COO-形式存在,PKa1和PKa2均為電離方程式中絡(luò)合劑的酸度系數(shù),其電離方程為

【參考文獻】：
期刊論文
[1]鈷插塞化學機械平坦化的拋光液組分優(yōu)化[J]. 田騏源,王勝利,肖悅,王辰偉,劉鳳霞,梁婷偉.  表面技術(shù). 2018(09)

博士論文
[1]新型銅互連阻擋層Co/TaN的化學機械拋光研究[D]. 魯海生.復旦大學 2013

碩士論文
[1]鋁合金微弧氧化成膜及膜層生長過程的電化學阻抗譜研究[D]. 陳丹.西安理工大學 2019



本文編號：3418487