掃碼添加微信，獲取更多半導(dǎo)體相關(guān)資料

引言

本文介紹了一種用于去除顆粒的化學(xué)機(jī)械拋光清洗劑，該清洗劑由氟鋁氧離子螯合劑和氟鋁氧離子表面活性劑組成，通過改變刷子轉(zhuǎn)速、刷子間隙和去離子水流量等參數(shù)，進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，以確定最佳清洗效果。原子力顯微鏡(AFM)測量用于表征銅表面的表面形態(tài)和磨粒的去除，用EDX掃描電子顯微鏡觀察和分析了顆粒的形狀和元素，獲得了化學(xué)機(jī)械拋光清洗劑的最佳參數(shù)。在這些條件下，二氧化硅磨粒被有效去除，提出了刷式洗滌器清洗是CMP清洗劑中最有效的方法，具有較高的物理力清洗性能。

?

實(shí)驗(yàn)

所有實(shí)驗(yàn)均采用300mm覆蓋銅晶片切出的銅片(直徑10.16mm)，拋光過程采用CMP拋光器進(jìn)行，工作壓力為2psi，壓頭速度/壓板速度為55/60rpm，漿液流量為150ml/min，拋光時(shí)間為10s，隨后采用CMP清潔劑（G&P，412S）進(jìn)行銅片處理，清洗液包括FA/OII螯合劑和FA/OI表面活性劑。清洗機(jī)在刷子上方有兩個(gè)獨(dú)立的噴霧棒，清洗液或DIW從噴霧棒流出，并通過刷子芯流出。

?

圖1

? ? ? 如圖所示1，晶片水平地位于刷子清洗盒中,噴霧棒在刷子的上方,清洗液或DIW從噴霧棒流出，并通過刷芯流出,將轉(zhuǎn)速、清洗時(shí)間和電刷間隙作為這些實(shí)驗(yàn)的變量,刷狀間隙定義為晶片表面與刷狀結(jié)節(jié)之間的距離,間隙越小，對(duì)晶片的壓力就越大，采用原子力顯微鏡測定其清洗性能。由于阻擋漿中的過氧化氫，銅在晶片表面被氧化形成銅/銅氧化物和羥氧化物鈍化,FA/OII螯合劑是一種有效的堿性螯合劑，具有13個(gè)螯合環(huán)，可縮短為R(nh3)4,FA/OII螯合劑與cu-sio2生成的Cu2+/Cu+反應(yīng)并切割Cu-sio2鍵有影響，如圖所示2。

?

圖2

該產(chǎn)品是可溶的，可以很容易地從銅表面帶走，由于酸堿中和，SiO2可以與R（NH3）4產(chǎn)生的OH-反應(yīng)， FA/O表面活性劑分子可以穿透顆粒和銅晶片表面之間，并在表面上擴(kuò)散?前清洗，銅晶片的SEM圖像和EDX分析表明，大部分是拋光漿中的磨磨硅顆粒。為了有效地去除顆粒，我們進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)，研究了CMP清潔劑的參數(shù)，該表面活性劑的分子吸附層的形成減少了顆粒與晶片表面的接觸面積，導(dǎo)致二氧化硅顆粒的解吸。

?

結(jié)果與討論

圖3顯示拋光銅表面的AFM圖像。 表面粗糙度反映了表面形態(tài)的波動(dòng)，晶圓和刷子之間的摩擦力也增加，這增加了拖曳力，使磨料硅顆粒更容易從晶圓上去除，當(dāng)刷隙大于0.75 mm時(shí)，銅的表面粗糙度值沒有提高，其原因可能是，如果施加高壓，顆粒將更深地穿透晶圓表面，并變得更難去除。

本文研究了顆粒去除的最佳工藝條件，該條件可作為后續(xù)研究的基本參數(shù)，以確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，DIW流動(dòng)時(shí)間短，DIW流動(dòng)的較長時(shí)間有利于顆粒殘留物的去除，SEM圖像和EDX分析驗(yàn)證了磨料硅顆粒被有效地去除?；瘜W(xué)機(jī)械拋光后，大部分二氧化硅磨粒殘留在銅表面，嚴(yán)重影響半導(dǎo)體器件的性能和成品率。本文對(duì)pa進(jìn)行了研究用于去除顆粒的化學(xué)機(jī)械拋光清潔劑的參數(shù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)刷子的轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分，電刷間隙為0.75毫米，DIW流量時(shí)間為120秒，研磨的二氧化硅顆粒被去除，在此條件下，原子力顯微鏡結(jié)果表明，表面粗糙度值為1.08納米，SEM測量進(jìn)一步證實(shí)了這一結(jié)論。