螯合剂与氧化剂协同降低CMP中Co/Cu电偶腐蚀

摘要：

钴(Co)作为10 nm及以下技术节点的铜互连极大规模集成电路(GLSI)的新型阻挡层材料,在阻挡层化学机械抛光(CMP)中易与铜(Cu)发生电偶腐蚀.本文采用电化学、CMP、 静态腐蚀实验以及扫描电镜(SEM)表征方法,研究了弱碱性抛光液中螯合剂和氧化剂在Co/Cu电偶腐蚀中的协同作用.研究表明:抛光液中的氧化作用,使得Co和Cu表面生成一层由氧化物及氢氧化物组成的钝化膜,抑制了Co和Cu的静态腐蚀;多羟多胺螯合剂浓度增加,抛光液pH升高,Co和Cu表面钝化膜的生成加快;CMP过程中,Co和Cu腐蚀电位均有明显降低,去除速率均加快.抛光液组分为1.5 ml·L-1 H2 O2、0.1％FA/O螯合剂、30％AEO-9、5％硅溶胶(质量分数)时,Co的腐蚀电位低于Cu的腐蚀电位;研磨状态下,Co/Cu腐蚀电位差降到-6 mV,电偶腐蚀电流很小,极大地减弱Co/Cu电偶腐蚀.同时,Co的去除速率为130 nm·min-1,Cu的去除速率为76.5 nm·min-1,Co与Cu的静态腐蚀均不明显,可以很好地满足阻挡层CMP要求.

关键词：钴、螯合剂、电偶腐蚀、碱性抛光液、化学机械抛光

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分类号：TK91

资助基金：国家科技重大专项子课题2016ZX02301003-004-007;河北省高等学校自然科学重点项目ZD2016123;河北省自然科学基金青年基金项目F2015202267;河北工业大学优秀青年科技创新基金项目2015007;天津市电子材料与器件重点实验室资助

在线出版日期：2018-07-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：278-284