22nm节点技术的铜抛光液中纳米复合物粒子的合成与表征

• 作 者: 李燕
• 机 构: 中山大学
• 出 处: 中山大学
• 发表日期: 2009年期
• 关键词: 铜化学机械抛光 抛光液 研磨粒子 纳米粒子

Cu-CMP过程对IC半导体工艺的发展尤为重要。鉴于Cu-CMP抛光液的应用性，近十年被广泛地研究，虽然对Cu-CMP抛光液的研究相当广泛，但还是有以下问题值得深入研究。　　
1、抛光液种的研磨粒子的类型、种类、硬度、大小、表面活性以及对CMP过程的影响和CMP后表面损伤的程度，研究这些对Cu-CMP具有一定得理论意义和实用价值。　　
2、抛光液中的抑制剂类型以及加入抑制剂后抛光液的稳定性在Cu表面的钝化机理。抑制剂对Cu-CMP的影响和研究，对于Cu-CMP的性能来说十分有意义。　　
3、抛光液在抛光过程中是动态过程，用合适的方法研究抛光液各组分之间的相互作用，对于鉴定抛光液的性能以及各组分的有效浓度，对Cu-CMP的效果意义十分重大。　　
4、抛光过程中不断产生Cu2+对抛光液的影响以及用什么方法来消除影响使抛光液的作用完全发挥出来，同样对Cu-CMP的效果意义重大。　　
基于以上考虑，本论文选择SiO2溶液做Cu-CMP抛光液的研磨粒子并选择BTA为研究对象研究Cu2+溶液中的物理化学特性且探寻BTA在铜表面抑制机理。　　
本论文主要内容包括:　　
1、用三聚氰胺以及其两种常见衍生物2，4.二氨基-6-甲基-1，3，5.三嗪和三聚氰酸三种有机分子对SiO2粒子表面进行修饰，在合适的pH条件下组装成功能性研磨粒子，并研究功能性粒子在抛光液中的性能，期望得到低静态刻蚀速率、高材料去除速率CMP后表面质量好的抛光液配方。　　
2、通过pH变化、粒径分析、沉淀现象含有BTA和甘氨酸的铜离子溶液进行比较分析，研究抑制剂BTA和络合剂甘氨酸的区别。　　
3、用动力学核磁共振方法研究抑制剂BTA在铜表面抑制机理。　　
4、以铜片和铜盘片为研究对象用CMP的方式研究含有纳米研磨粒子的抛光液的性能，对各种不同配方的抛光液的静态刻蚀速率、材料去除速率、抛光后铜表面质量分析。　　
总的来说，本论文达到了设定的目标，研究结果具有以下创新性:　　
(1)用有机小分子组装多功能性研磨粒子，比起用高分子制备方法简单，且有机分子与无机SiO2粒子结合不牢固在使用过程中可以在机械力作用或受热下分开起到各自的作用输出溶液，络合比传统化学键结合牢固的要更灵活被运用有机小分子在外包裹无机SiO2，有效的降低了研磨粒子的硬度:8种可能的稳定剂对抛光液沉降的阻止效率。　　
(2)第一次用动力学方法研究各组分之间的相互作用，并将络合剂分为两类:分别为抑制剂和螯合剂。间接得到抑制剂BTA在铜表面的钝化机理并扩展到普通腐蚀化学机理。