化学机械研磨

还要 CuCMP通过 P 去除沟槽外所有 多余的铜 2 连 小
更新时间:2019-11-01 17:36 浏览:148 关闭窗口 打印此页

  铜互连CMP碟形缺陷及铜残留的研究_电子/电路_工程科技_专业资料。随着器件的特征尺寸越来越小,集成良越来越高,超大规模集成电路(ULSI)中设计的金属导线变细使得金属电阻增大,产生的热量增多,从而产生了严重的电迁移现象,同时由于线间电容和金属电阻增大引起的延迟(RC Delay)也不断恶化,这些都大大影响了器件的性能。传统的铝互连工艺因不能满足器件要求也逐渐被铜互连工艺取代。

  维普资讯 P ROCE SN SI 厘 ; 生 F ACT URI NG 铜互连C MP 碟形 缺 陷及铜残 留 的研 究 器 件 的特 征 尺 寸越 来越 小 ,集 成 迁移产 生连线空 洞 ,从而提 高了器件可 靠性 。 越 来 越 高 ,超 大 规 模 集 成 电路 因此 ,采用铜互连 的器件能满足 高频 、高集成 汪辉1 , , 大功 率 、大容 量 、使用 寿命长的要求 。但 周华2 U S )中设计 的金属 导线变 细使 度 、 L I 得金属 电阻增大 ,产生 的热量增 多 ,从而产 生 是 ,由于 铜 在 刻蚀 过程 中刻 蚀氯 化 物不 易挥 了严重 的电迁移现象 ,同时 由于 线间 电容和 金 发 , 以无法用 等离子体 刻蚀来制 备图形 ,而 所 刑程2 1 上海交通大学微电子学院 . 公司 李佩1 2 ,, 马智 勇2 , .中芯国际集成电路制造有限 BM发 明的双大马士革 ( a Da s e e Du l mac n )工 2 属 电阻增 大引起 的延迟 ( ly) RC Dea 也不 断恶 I 化 ,这些都 大大影响 了器 件的性能 。传统 的铝 艺则巧 妙解 决 了这 一问题 。在双 大马 士革工艺 互 连工艺 因不能满足器 件要求也逐 渐被铜互连 中 ,首 先对氧化物介 质层进行 刻蚀 ,产生 用于 工艺取代 。 镶 嵌工艺 的沟槽 ,然 后接着沉 积金属阻挡层 , 与 传统 的 铝 互 连相 比 ,铜互 连 有 许 多优 铜籽 晶层 ,再通过 E P C 电镀 工艺把 沟槽 内填满 点 。第一 ,铜的 电阻率比铝小 ( u . )c 铜 ,最后 ,用于 实现铜平坦 化的Cu C 工艺 c :1 u1/m, 7 MP 所示 。 AI3 /m 。第二 ,铜互连 线的寄 生 电容 比 也 就随之产生了 ,过 程如下图1 : ulc ) l 铝 互连线小 。由于铜 的电阻率比铝低 ,导 电性 通过CMP 工艺, 我们可 以去除多余 的Cu 金 好 ,在承受相 同 属 而形成嵌 入式铜 互连结构 。通常 ,受沟 槽结 电流 时 ,铜 互连 构和E P C 负载效 应的影 响 ,在C MP 前 电 uC 之 线 横 截 面 积 比铝 镀 形 成的铜 表 面是不 平整 的 ,如 图2 示 。在 所 互 连 线 小 ,因而 C MP uC 工艺 的第一阶段 相 邻 导线 问 的寄 ( l tn ,P ),通 过 P ae l 1 生 电 容 小 ,信 号 较 大 的MRR ( tra Mae il 串 扰也 小 。铜 互 R mo a rt, e v l ae 材料去 除 .C 之 连 线 的 时 间参 数 率 )去 除 大量 的铜 以及 图2 E P 后铜 的初始表面形貌 R I铝互连 小 , C:  ̄ 表 面 的 波形 结构 形 成初 信 号 在 铜 互 连 步 平 坦 化 ; 第 二 阶 段 线 上 传 输 的速 度 (ltn ,P ) Pae2 2,为了精确 也 比铝 互 连 快 , 有 利 的 。 第三 , 控 制研 磨 终 点 ,用 相对 Cu P通过P 形成铜表面初步平坦化 CM 1 这 对 高 速 I 是很 较 小的MRR去除剩余 的 c 铜 ,在 到达 研磨 终 点 时 铜 互 连 线 的 电 阻 为 了确 保所 有 电介 质表 小 ,使 得 铜 互 连 面上的铜都已经被去除 线上 功 耗 比铝 互 而 达 到 隔离 目的 ,还要 CuCMP通过 P 去除沟槽外所有 多余的铜 2 连 小 。第 四 ,铜 进行一定时间的过度抛 的 抗 电迁 移 率 比 光 ( v r oih OP) o e l , p s 处 铝 好 ( < 0A/ 理 ;最后缓冲 ( uf 阶 Cu l 7 b f) CuC MpT艺实现铜 的平坦化 Cm. A I <10 A / 段( ltn ,3 去除阻挡 P ae 3P ) C P通过P 去除 阻挡层并实现进一步平坦化 u CM 3 田1 铜 双大马士革工艺 . .u c ) mZ 不会 因 为 电 层( a N 和一定 量的 电 图3 C 化学机械抛光过程 , T/ ) Ta 、Mn , I hnam ag. n 一 ^ ^. C i S cor 维普资讯 P OCE SN / R S I G 艺与制造 M ANUF ACT URI NG 名的Petn rs 方程来考虑研磨 ds igeo in o ihn /r so 的大小和线宽 以及o e vr 过程 中各种材料 的MR R: M RR =K。P ,{ oVR} () 1 p lh oi 时间有着密切的联 系。在小线 m) <u 结构上o e oih v rp l 很短一段 s 式 中MRR 代表芯片表面 时问后ds ige0in ihn /r s 开始达到平衡 , 0 材料去除率 , 7 Petn  ̄ rs 系 但是当线宽较大 l  ̄ l O m时d s ig _ o : rO u Ll ih n 数 ,与研 磨液 组成 、抛 光机 随着时 间的延 长而 增大 ,在 相 当长时 图41不同高低 区域处的铜表面压 力 . 理 和研 磨垫特 性相关 。P代 间 内都难 以达 到平衡 。下 面通过 接触 表下压力 ,v 代表芯片与研 机理模 型对 此进行 解释 。铜表 面 出现 磨垫的相 对速度 ,

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