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《河北工业大学》 2016年
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65纳米以下IC碱性阻挡层CMP材料与工艺的研究

高娇娇  
【摘要】:集成电路(IC)发展水平是衡量一个国家产业竞争力和综合国力的重要标志。化学机械平坦化(CMP)是IC制造关键工艺技术之一,是目前唯一能够实现全局和局部平坦化的技术。阻挡层CMP为铜(Cu)互连平坦化的最后工序,直接决定IC器件良率和可靠性。本文针对65nm技术节点阻挡层CMP产业化要求及微电子技术发展至28nm和14nm以下新兴阻挡层材料平坦化急待解决的新理论、新材料、新技术进行了深入研究,获得了新的突破。首先,在FA/O碱性阻挡层抛光液的基础上,提出了适用于65nm碱性阻挡层CMP铜(Cu)布线自钝化理论及钽(Ta)、硅氧化介质层(Ox)胺化理论体系,实现了多种材料速率选择性可控,有效控制了碟形坑及蚀坑的深度,仅为通用酸性抛光液的1/2和1/3。建立适用于阻挡层CMP的滞流层理论以及优先吸附理论,实现IC铜布线优良电特性,有效控制表面缺陷(defect10颗),提高65nm技术节点CMP技术指标,促进FA/O碱性阻挡层抛光液产业化进程。同时,针对28nm技术节点阻挡层新结构高平坦化技术要求及存在的界面腐蚀问题,研发了新型28nmFA/O碱性阻挡层抛光液,实现了低碟形坑及低蚀坑深度,利用大分子物质优先吸附原理,有效控制了界面腐蚀。研究成果对促进我国微电子技术发展具有重要作用,为下一代集成电路发展提供了新的方向。其次,当特征尺寸降至14nm,新型阻挡层材料钴(Co)、钌(Ru)能够大幅度提高器件可靠性及降低漏电流,而CMP质量是其能否成功应用的关键。本文建立了FA/O碱性阻挡层抛光液中Co、Ru去除机理模型,实现低磨料条件下的高选择性抛光技术。动电位极化曲线测试结果表明,研发的碱性抛光液能够有效抑制Cu/Co、Cu/Ru之间的电偶腐蚀,为提高14nm器件可靠性提供了新的方案。
【学位授予单位】:河北工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN405

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