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谈述研磨关于铜互连化学机械抛光液技术

收藏本文 2024-04-21 点赞:4592 浏览:11830 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:集成电路(IC-Integrated circuit)按照摩尔定律进展十分迅速,90nm~45nm的元器件已经开始工业规模化生产,目前正在探讨的器件尺寸已经达到45nm以下,超大规模集成电路衬底的尺寸已经以φ200mm进展到φ300mm,目前已经达到φ400mm。随着IC特点尺寸不断缩小,硅片尺寸不断增大,IC工艺变得越来越复杂和精细。为了提升器件的可靠性和利用寿命,芯片金属互连也由铝互连向铜互连转移。而且对表面质量提出了更高的要求,要求表面必须进行全局平坦化,而铜互连化学机械抛光(CMP-Chemical-mechanicalPopshing)是目前唯一能够实现芯片全局平坦化的实用技术和核心技术。CMP是一种机械作用与化学作用有机地结合起来达到全局平坦化技术,而铜互连化学机械抛光液(Slurry)又是Cu互连CMP的关键要素之一,其性能直接影响CMP后表面的质量。本论文在浅析Cu互连CMP抛光液的化学性能以及影响CMP效果因素的基础上,以如何优化Slurry各原料配比以及如何生产性能稳定的Slurry为主要内容。具体内容包括在介绍、浅析Cu互连CMP工艺流程、Slurry对Cu布线的抛光机理的基础上,浅析、探讨Cu互连CMP Slurry各主要成分的作用以及对CMP效果的影响,然后进行各原料间配比优化实验。结合上面陈述的浅析,以生产工艺流程、生产设备配置、生产注意要点制约等方面进行优化,得到了较好的经验和论述支持,最终能大批量生产出性能稳定的Cu互连CMPSlurry。最后本论文对Cu互连CMP Slurry进展走势及技术挑战做了简要探讨。关键词:铜化学机械抛光液论文研磨料论文添加剂论文优化论文

    摘要2-3

    ABSTRACT3-6

    1 绪论6-16

    1.1 化学机械抛光的作用6-10

    1.1.1 高分辨率光刻使得化学机械抛光成为唯一选择6-7

    1.1.2 铜互连镶嵌工艺平坦化需要7-10

    1.2 Cu互连CMP介绍10-15

    1.2.1 CMP基本机理介绍10

    1.2.2 Cu互连CMP机理10-12

    1.2.3 Cu互连CMP工艺介绍12-13

    1.2.4 Cu互连CMP要素13-15

    1.3 本论文主要探讨内容及要解决的不足15-16

    2 Cu互连CMP Slurry性能浅析及相关优化16-26

    2.1 Cu互连CMP Slurry组分作用16

    2.2 研磨料性能浅析及对抛光效果的影响16-18

    2.2.1 主要抛光效果16

    2.2.2 研磨料主要作用16

    2.2.3 研磨料对抛光速率和表面粗糙度的影响16-17

    2.2.4 研磨料粒径分散度对抛光速率和表面质量的影响17-18

    2.3 腐蚀抑制剂和络合剂性能浅析及对CMP的影响18-20

    2.3.1 腐蚀抑制剂和络合剂主要作用18-19

    2.3.2 腐蚀抑制剂和络合剂的组合对抛光效果的影响19-20

    2.4 氧化剂的性能浅析及对CMP的影响20-21

    2.4.1 氧化剂的作用20

    2.4.2 降低抛光速率对氧化剂浓度敏感度的浅析20-21

    2.5 去离子水的作用与指标21-22

    2.6 其它添加剂的作用22

    2.7 综述Cu互连CMP抛光效果与Slurry生产的联系22-25

    2.7.1 Slurry生产环节影响抛光速率的因素22-23

    2.7.2 Slurry生产环节影响表面粗糙度的因素23

    2.7.3 Slurry生产环节影响划痕产生的因素23-24

    2.7.4 碟形坑及侵蚀产生理由及生产Slurry需注意因素24-25

    2.8 本章小结25-26

    3 Cu互连CMP Slurry生产系统配置优化26-41

    3.1 Slurry产品中的常见不足26

    3.2 生产系统结构及其部件配置优化26-40

    3.2.1 生产系统结构优化27-28

    3.2.2 过滤器滤芯型号选择及优化28-31

    3.2.3 过滤器配置结构优化31-38

    3.2.4 自动化制约系统设计要点及优化38-40

    3.3 本章小结40-41

    4 Cu互连CMP Slurry生产工艺优化41-53

    4.1 Slurry生产工艺要点优化41-46

    4.1.1 Slurry混合工艺优化41-44

    4.1.2 加料顺序优化44-45

    4.1.3 pH值调节优化45-46

    4.2 生产工艺中关键因素的制约46-52

    4.2.1 研磨料利用要点的制约47-50

    4.2.2 黏度调节剂预混生产历程中温度的制约50-51

    4.2.3 其它影响因素的制约51-52

    4.3 本章小结52-53

    5 论文总结53-55

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