【摘 要】
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随着集成电路制造技术按摩尔定律的发展,特征尺寸已经进入7 nm及以下,极大规模集成电路栅极的超精密加工技术越来越复杂。前段工艺中的化学机械抛光是实现铝/钴栅极材料表面全局和局部平坦化的最有效方法之一。在抛光过程中,由于抛光液的存在,铝钴间因形成原电池结构而发生电偶腐蚀。电偶腐蚀的强弱直接决定了整个栅极的加工效率和质量。本文针对铝-钴栅极CMP电偶腐蚀强度难以控制的问题进行了系统地理论与实验研究,研
【基金项目】
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">国家中长期科技发展规划02科技重大专项资助 2016ZX02301003-004007； 天津市自然科学基金（16JCYBJC16100,18JCT
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随着集成电路制造技术按摩尔定律的发展,特征尺寸已经进入7 nm及以下,极大规模集成电路栅极的超精密加工技术越来越复杂。前段工艺中的化学机械抛光是实现铝/钴栅极材料表面全局和局部平坦化的最有效方法之一。在抛光过程中,由于抛光液的存在,铝钴间因形成原电池结构而发生电偶腐蚀。电偶腐蚀的强弱直接决定了整个栅极的加工效率和质量。本文针对铝-钴栅极CMP电偶腐蚀强度难以控制的问题进行了系统地理论与实验研究,研究成果对于后续栅极抛光液的研发具有重要的指导意义。具体成果如下:1.利用抑制效率差异性控制铝-钴电偶腐蚀。通过研究胱氨酸、苯丙三氮唑（BTA）、羟乙基纤维素对铝、钴电偶腐蚀的影响,发现胱氨酸与铝、钴离子反应可生成吸附性络合物覆盖在铝和钴表面。三种试剂都可造成铝和钴的腐蚀抑制,但由于对铝和钴不同的吸附效率导致抑制效率不同,强力抑制腐蚀电压低的阳极铝的同时,缓慢抑制腐蚀电压高的阴极钴。研究发现当添加浓度为1500 ppm的胱氨酸,使铝-钴之间的动态和静态电偶腐蚀电压分别降低到23 m V和30 m V、电流分别降低到2.936μAcm-2和0.835μAcm-2,抑制效果良好。通过不同的抑制效率有效地控制了铝-钴的电偶腐蚀。2.利用选择吸附性控制铝-钴电偶腐蚀。通过研究甘氨酸、(2,2′-[[（甲基-1H-苯并三唑-1-基）甲基]亚氨基]双乙醇（TT-LYK）和抗坏血酸对铝、钴电偶腐蚀的影响,发现甘氨酸与铝、钴离子因发生络合反应生成的络合物会吸附在铝表面却不吸附在钴表面,造成铝腐蚀的抑制和钴腐蚀的促进。三种试剂都可对铝或钴吸附,但由于对铝和钴不同的选择吸附导致只抑制其中一个或促进另一个,抑制腐蚀电压低的阳极铝的同时,促进腐蚀电压高的阴极钴。研究发现当添加了浓度为1000 ppm的甘氨酸,铝-钴之间的动态和静态电偶腐蚀电压分别降低到53 m V和50 m V,电流分别降低到3.703μAcm-2和7.733μAcm-2,抑制效果良好。通过选择吸附有效地控制了铝-钴的电偶腐蚀。3.通过利用优化后的抛光液控制铝-钴栅极电偶腐蚀。通过优化甘氨酸和TT-LYK、抗坏血酸和BTA的两组配比,有效地控制了铝-钴电偶腐蚀。研究发现甘氨酸和TT-LYK的混合使铝-钴之间的动态和静态电偶腐蚀电压分别降低到10 m V和17m V,电偶腐蚀电流分别降低到0.587μAcm-2和2.361μAcm-2,效果更佳,可满足工业生产的要求。
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