65-45nm铜互连化学机械抛光智能填充技术研究

• 作 者: 周隽雄
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院研究生院 中国科学院大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 化学机械抛光 冗余金属填充 电特性 智能填充 工艺流程

随着集成电路制造工艺进入65-45nm工艺节点之后，互连线已经成为影响芯片性能和可靠性的决定性因素。化学机械抛光会引起铜互连线及介质层的厚度偏差，而这些偏差又会给互连线的电学参数带来负面影响，进而影响到芯片的性能和可靠性。为减小化学机械抛光后的芯片表面厚度波动而进行的冗余金属填充，也会因造成互连线电容的增长而给芯片的电特性带来负面影响。本文针对化学机械抛光之后的平坦性和电特性问题，展开了相关的研究工作，论文主要内容如下：　　
1.分析了影响化学机械抛光之后芯片平坦性的主要工艺步骤。从原理、工艺过程和模型等方面对电镀和化学机械抛光进行了介绍，论述了芯片表面形貌与版图图形的关系。　　
2.研究了冗余金属填充对平坦性和电特性的影响。通过设计实验讨论了不同的冗余金属填充参数对平坦性和电特性的影响，对实验结果进行了理论分析和解释，并根据实验结论提出用以减小耦合电容影响且兼顾平坦性的冗余金属填充设计指导和工艺指导，其中设计指导部分包括7条用于指导实际填充的规则，工艺指导部分包括一套减小冗余金属厚度的工艺参考流程。　　
3.提出了一套基于模型的智能冗余金属填充方法。详细介绍和研究了冗余金属填充的两个环节：在填充参数指定环节，考虑了电镀后芯片厚度波动对最终厚度的影响，并在文中给出了相应算法，实验证明该算法有效地降低了36.7％的厚度波动；在具体填充环节，应用了冗余金属填充设计指导，针对不同区域进行不同的填充，最后通过实验验证了填充指导的有效性。