本文關(guān)鍵詞：ULSI多層互連中的化學(xué)機械拋光工藝，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《復(fù)旦大學(xué)》 2009年

化學(xué)機械研磨工藝中的銅腐蝕研究

彭名君  

【摘要】： 銅作為新的互連材料被引入集成電路的制造之后,以及大馬士革工藝的采用,帶來了新的工藝挑戰(zhàn)。銅在化學(xué)機械研磨面臨的銅腐蝕問題使得產(chǎn)品良率和可靠性都受到威脅。本文通過實驗,量化研究了生產(chǎn)過程中的防腐蝕問題,并通過實驗得到了局部的腐蝕防止辦法,研磨前的晶圓預(yù)處理,避免水與研磨液的濺濕,正確的研磨液和清洗劑選取,晶片保護液的正確使用,適當(dāng)?shù)母稍飼r間選擇以及之后晶圓環(huán)境的保護,這些都在批量生產(chǎn)中得到了可行性驗證,在一定程度上減少了生產(chǎn)時銅腐蝕的發(fā)生幾率。 研究表明,CMP工藝中銅腐蝕發(fā)生的必要條件是有腐蝕性的溶液或者濕潤的環(huán)境溶入其他離子后形成的電解質(zhì)溶液。而能夠防止銅在CMP制程被腐蝕的理論性研磨環(huán)境主要取決于:1)保證良好的研磨前處理,使晶圓在被研磨前避免受到腐蝕性氣體或者液體的接觸。2)選擇好的研磨液和正確使用保護液,以保證其在研磨各步驟間以及從研磨至清洗階段得到很好的保護。3)確保徹底的清洗和干燥能力,避免研磨液或者是清洗液,水等殘留在晶圓表面。4)晶圓研磨后到下一站點間的保護措施。 本文實驗結(jié)果證實銅研磨液的抗腐蝕效果較好,而阻擋層研磨液稍顯不足。晶圓完成銅化學(xué)機械研磨步驟之后,會被放入晶舟而送至下一個站點,由于生產(chǎn)線上機器的產(chǎn)能安排或者產(chǎn)品緊急程度不同,晶圓等待下一個制程的時間長短也有很大差別。此時發(fā)生的電化學(xué)腐蝕同樣給晶圓帶來表面缺陷。研究表明,隨著時間的增長腐蝕會越來越嚴(yán)重;在不活潑氣體N_2的環(huán)境之下,腐蝕發(fā)生的較為緩慢。 本文在批量生產(chǎn)中做了防腐蝕優(yōu)化方案的重復(fù)性驗證設(shè)計工藝優(yōu)化的條件。結(jié)果表明,采用了優(yōu)化條件的批次T03、T04,其產(chǎn)品良率略高于未采用優(yōu)化條件的批次T01、T02。原因在于采用優(yōu)化條件的批次在晶圓研磨前、研磨中、清洗干燥以及之后的保護中都盡可能的減少了腐蝕發(fā)生的幾率,為這一良率的提高起了顯著的作用。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：復(fù)旦大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TN405
【目錄】：

摘要3-4

Abstract4-5

引言5-6

第一章 銅化學(xué)機械研磨(CMP)原理6-20

第一節(jié) 銅互連工藝的意義6-8

第二節(jié) 雙大馬士革工藝8-9

第三節(jié) CMP基本原理9-12

第四節(jié) CMP設(shè)備簡介12-17

第五節(jié) 銅制程CMP17-18

第六節(jié) 本文主要內(nèi)容記章節(jié)安排18-20

第二章 銅制程CMP存在的腐蝕問題與分析20-30

第一節(jié) 銅制程CMP常見問題20-21

第二節(jié) 銅制程CMP產(chǎn)生的腐蝕問題21-22

第三節(jié) 晶圓研磨前的腐蝕22-24

第四節(jié) 研磨中發(fā)生的腐蝕24-25

第五節(jié) 清洗與干燥帶來的腐蝕25-27

第六節(jié) 研磨結(jié)束后的腐蝕27-29

第七節(jié) 防止銅腐蝕的理論性研磨29-30

第三章 銅制程CMP的防腐蝕研究及優(yōu)化方案設(shè)計30-37

第一節(jié) 晶圓研磨前預(yù)處理30-31

第二節(jié) 研磨液的選取與保護液的使用31-33

第三節(jié) 清洗與干燥33-35

第四節(jié) 研磨后的晶圓保護35-37

第四章 生產(chǎn)中的防腐蝕優(yōu)化方案驗證37-52

第一節(jié) 晶圓表面腐蝕情況驗證37

第二節(jié) 優(yōu)化方案下機臺性能驗證37-43

第三節(jié) 產(chǎn)品良率驗證43-52

第五章 結(jié)論與展望52-54

第一節(jié) 總結(jié)52-53

第二節(jié) 展望53-54

參考文獻(xiàn)54-56

致謝56-57

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本文編號：147675