左劲松[1]（2021）在《集成电路铜互连技术中阻挡层钴的CMP研究》文中指出集成电路技术节点已经发展到14nm及以下,传统阻挡层材料（Ta/Ta N）出现与铜（Cu）的粘附性变差、可靠性降低等一系列问题已经无法满足阻挡层要求。金属材料钴（Co）具有极低的电阻率和优异的台阶覆盖性,可以有效阻挡铜的扩散,因此在阻挡层材料中发展潜力巨大。但目前关于Co的化学机械平坦化（CMP）研究报道较少,尤其是针对酸性抛光液的研究更加匮乏,对酸性抛光液中Co CMP工艺参数和抛光机理缺少研究。因此本论文优化了Co在酸性抛光液条件下CMP工艺参数,探讨了Co在酸性条件下的抛光机理。本文利用磁控溅射方法沉积了Co薄膜,通过表面轮廓仪和原子力显微镜对比了不同直流功率条件对Co薄膜厚度和均方根（RMS）粗糙度的影响,发现100W和150W两种功率对Co沉积速率影响较小,低功率条件得到的薄膜粗糙度更低。通过研究不同浓度的醋酸和柠檬酸两种络合剂对Co薄膜CMP影响证实了酸性抛光液的可行性,并且发现当醋酸浓度为0.2wt%时可以得到更低的RMS粗糙度,约为5.16nm。之后选择络合能力较好、安全性更高的苹果酸作为络合剂对下压力和转速两种工艺参数进行了优化,并且修订了Preston方程。当抛光液成分为5wt%Si O2、1wt%H2O2和0.05mol/L苹果酸且在p H=5时,在下压力为2psi、转速为60rpm的条件下得到了亚纳米级的RMS粗糙度0.49nm和较快的去除速率327 nm/min。同时研究发现下压力和转速对材料去除速率的影响主要是通过改变抛光液与薄膜间接触量来实现。最后通过开路电位、Tafel曲线和阻抗谱图等电化学方法、电位-p H图以及X射线光电子能谱（XPS）测试对Co在上述抛光液中的抛光机理进行了分析。当p H=5时,Co在氧化剂的作用下其表面会生成一层钝化层减缓金属腐蚀,而络合剂的加入可以有效络合溶液中电离出来的Co2+,加强化学腐蚀作用,提高材料去除速率,并推测了可能发生的化学反应方程式。
李思,张雨[2]（2019）在《化学机械抛光技术发展及其应用》文中认为化学机械抛光技术是集成电路制造中的关键技术之一,是唯一可实现全局平坦化的工艺技术。根据集成电路技术节点与CMP的发展之间的对应关系,简述了化学机械抛光技术的产生、发展、应用、典型设备及其工艺耗材,并展望CMP技术的未来发展趋势。
洪姣,刘国瑞,牛新环,刘玉岭[3]（2018）在《碱性CMP表面活性剂对硅衬底表面状态的影响》文中提出主要研究了硅衬底碱性精抛液中表面活性剂对硅衬底表面粗糙度、表面缺陷以及抛光雾的影响。实验结果表明,随着硅衬底精抛液中表面活性剂体积分数由0%增加到1%,表面粗糙度和表面缺陷数量都呈现出迅速降低的变化趋势,表面活性剂对降低表面粗糙度和减少表面缺陷效果明显。但是当表面活性剂体积分数大于5%时,抛光后硅衬底的表面粗糙度和表面缺陷数量都略有升高。表面活性剂体积分数为5%时,表面粗糙度及表面缺陷数量最小。由抛光雾实验可以看出,随着表面活性剂体积分数的增加,硅衬底精抛后的抛光雾值先降低后升高,进一步验证了当表面活性剂体积分数为5%时,抛光后硅衬底的表面状态最好。
刘俊杰[4]（2017）在《TSV多种材料CMP速率选择性的研究》文中研究指明三维集成技术能够增加芯片的集成度,但是三维集成电路的制造难度也增加,其中,能否利用CMP技术使TSV铜膜和阻挡层实现全局平坦化是芯片三维制程中非常关键一环,已成为国际上研究和攻关的热点和难点,同时,如何在TSV背面减薄时控制硅衬底和铜柱的去除速率选择比也是TSV CMP的一大难点。目前国际上主流的TSV抛光液为酸性且含有抑制剂,它在CMP中产生的重金属离子会降低器件的可靠性,而且抑制剂会残留在阻挡层表面很难去除。因此要研究新型高速率TSV抛光液,探索最优抛光工艺,形成系统的TSV平坦化理论模型,以此来解决酸性抛光液存在的弊端,进一步满足半导体制造行业发展需要。本课题研究了新的碱性路线来实现TSV的全局平坦化以及背面铜柱的快速露出。实验使用自主研发的高性价比TSV碱性抛光液,其成分简单、无抗蚀剂、CMP后易清洗,同时还有自钝化功能,可实现高平坦化效率。本课题首先通过大量单因素实验研究了TSV阻挡层抛光液各组分和工艺参数对Cu/Ti/SiO2去除速率选择性的影响,并在图形片上进行了平坦化研究;然后研究了铜膜抛光液中的螯合剂对Cu/Ti速率选择性的影响,以及螯合剂对TSV铜膜平坦化的影响;最后研究了硅衬底抛光液的组合方式和稀释倍数对Si/Cu去除速率选择性的影响。优化实验确定的抛光液配比和工艺参数为:硅溶胶、KOH、活性剂和螯合剂的体积分数分别为10%、2.8%、3%和1.5%,转速、流量、压力分别为93/87rpm、75%和4psi,此时Cu/Ti/SiO2的去除速率选择性最好,且活性剂和螯合剂的体积分数对磨料的粒径和Zeta电位没有影响。铜膜平坦化实验得到的结果为:螯合剂体积分数为5%时铜膜的去除速率达到最高值2.1μm/min,且CMP后铜膜TTV降至1.32176 nm。阻挡层平坦化结果表明:利用活性剂的优先吸附和螯合剂的自钝化功能成功控制了碟形坑的延伸,且对间距为20μm、40μm、60μm、80μm的四种通孔内碟形坑的修正能力均在1500?/min以上,间距越小碟形坑修正速度越快;当HP&MP&LP模式中三个阶段的持续时间分别为总抛光时间的50%、30%和20%时塌边现象得到解决。TSV背面CMP结果表明:采用在硅溶胶中依次加入活性剂、KOH、螯合剂,最后用去离子水稀释15倍的方式配制的抛光液并稀释15倍时硅衬底的去除速率最高且超过了美国进口抛光液,并实现了Si/Cu的去除速率选择比可控。
翟靖[5]（2012）在《SiO2抛光液实验研究》文中研究说明随着通信网络等快速的发展,对集成电路（IC）的要求越来越高,使其不断向高速、高集成、高密度和高性能化的方向发展。芯片制造上,一方面,为了降低生产成本,逐步增大硅片的尺寸;另一方面,为了提高IC的集成度,不断减小刻线宽度。硅片表面平整化要求愈加严格,同时,抛光行为中的材料去除率、表面粗糙度以及表层/亚表层非损伤等要求也在增加,化学机械抛光（CMP）作为目前公认的全局平坦化实用技术,在IC制造中得到广泛应用。在常规的CMP中,作为消耗材料的抛光液占CMP制程总费用的40%左右,但其利用率只能达到20%,所以抛光液的过度使用不但造成了IC的制造成本居高不下,而且会产生大量抛光液废液,污染周边环境。鉴于以上常规CMP中所遇到的问题,针对常规CMP的施液手段进行改进,提出了超声精细雾化施液的CMP工艺方法。本论文以研制适用于超声精细雾化CMP的碱性抛光液为研究目的,在分析超声雾化施液特点和抛光液的去除机理的基础上,以提高抛光液的利用率、减小其金属离子污染、提高材料去除率（MRR）为目标,进行抛光液的组分选择和组分含量优化的分析和试验研究,找到了一种使用少许的抛光液便能够得到较高的材料去除率和较好的表面形貌的抛光液配方。首先阐述了适用于超声精细雾化CMP的抛光系统并分析抛光液的抛光机理,在此基础上制定抛光液的组分选择和含量优化的试验计划。在超声雾化CMP试验中,抛光液通过超声波雾化器中雾化片的高频谐振,将液态水分子打散形成雾液,在负压的作用下被快速导入抛光垫上,充分接触硅片表面,通过化学腐蚀和机械磨削的交替作用将材料去除,形成超光滑精密表面。研究发现,抛光液中的pH值调节剂、磨料、表面活性剂和氧化剂对抛光质量有着重要影响。接着分析抛光液的各成分,进行单因素试验,找到试验效果最好的磨料、有机碱、表面活性剂等抛光液成分。磨料选用分散性和选择性好的二氧化硅磨料;有机碱选择三乙胺,它不包含金属离子,且经过超声精细雾化CMP后,能够使硅片的材料去除率达到476 nm/min,表面粗糙度由5.4 nm降至3.2 nm;选择静态试验效果最好的烷基酚聚氧乙烯醚作为抛光液的表面活性剂;氧化剂选择无金属离子且在碱性环境中发挥氧化作用的过氧化氢。最后以正交设计为试验方法,进行了抛光液组分含量优化,得到使材料去除率高、表面形貌较好的抛光液配方,再与市购的SSP-L悬浮抛光液的常规抛光效果进行参数比较。结果表明:当磨粒含量20 wt%、pH值为11、表面活性剂含量0.5 wt%和氧化剂含量2 wt%时,材料去除率是490 nm/min,表面粗糙度是2.7 nm。配制的抛光液的雾化抛光效果和SSP-L抛光液常规抛光效果接近,可雾化抛光液用量接近常规CMP的1/10。分析其原因,可能是雾化液由于均匀的化学组分以及在界面化学反应中的高活性、强吸附性,有利于材料去除和超精表面的形成。
赵巧云,周建伟,刘玉岭,刘效岩,刘海晓[6]（2010）在《ULSI硅衬底CMP速率稳定性的研究》文中指出介绍了ULSI硅衬底的抛光工艺,并对其抛光机理进行了理论分析。通过对抛光液循环使用过程中CMP速率稳定性及其影响因素进行深入系统的分析,得出pH值、抛光温度和黏度等因素的变化是影响抛光速率稳定性的主要原因。并提出改进方案:控制好温度范围和流量的改变,以及循环中适当增加新的抛光液。为CMP速率稳定性的研究提供了有意义的借鉴。
郑炜[7]（2010）在《极大规模集成电路铜化学机械抛光液及平坦化工艺的研究》文中研究表明随着芯片尺寸的增大,IC特征尺寸的减少、集成电路密度的增加和光刻焦深的减小铜互连线已逐步取代铝互连线技术。化学机械平坦化（chemical mechanical planarization）被认为是目前铜互连工艺中能兼顾全局与局部平整度要求以及获得超光滑无损伤表面的最有效和最实用的平坦化工艺方法,是ULSI制造中不可或缺的关键技术之一。然而,目前的抛光液和抛光工艺存在效率低、表面缺陷严重、后序清洗困难等缺点,并且随着机械性较差的低k介质的引入,必须采用低抛光压力,这些已成为制约下一代芯片工艺发展的难题。因此,如何实现高效铜化学机械平坦化是芯片制造工艺技术面临的巨大挑战。本文以极大规模集成电路铜CMP抛光液的配制和平坦化工艺为研究方向,在研究CMP的去除机理和总结已有的研究成果的基础上,提出基于阴离子-非离子复合表面活性剂体系的铜抛光液及平坦化工艺,利用两者的协同耦合作用,以实现高效铜化学机械平坦化,提高材料去除率和表面质量。本文以ZYP200型旋转摆动重力式研磨抛光机为试验平台。首先研究阴离子表面活性剂（十二烷基硫酸铵,ADS）与非离子表面活性剂（壬基酚聚氧乙烯醚,NP-10）复合体系对抛光速率、抛光表面质量的影响。利用3D表面轮廓仪、SEM、TEM等仪器检测表面粗糙度、表面形貌和磨料团聚行为,以及通过Tafel极化曲线试验,得出抛光液的腐蚀电位和腐蚀电流,试验表明,NP-10会降低腐蚀电位和增加抛光去除率,同时会造成磨料的团聚行为。通过分析不同浓度的NP-10对抛光去除率和抛光表面质量的影响,以及Tafel极化曲线试验、稳定性试验和粘度试验,选定优化配比3mMADS+0.3mMNP-10;分析了以优化配比为抛光液的工艺参数单因素试验对抛光去除率和抛光表面质量的影响,选定出优化的工艺参数组合进行验证试验,试验结果表明,表面粗糙度达到13-14nm,抛光去除率达到160nm/min。
刘玉岭,牛新环,檀柏梅,肖文明[8]（2009）在《固体表面高精密平面化技术研究进展》文中认为随着国内外市场的极大需求及激烈竞争,固体表面高精密加工质量要求日益提高.化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing,简称CMP）技术几乎是迄今唯一的可以提供全局平面化的表面精加工技术,可广泛用于集成电路芯片、计算机硬磁盘、微型机械系统（MEMS）、宝石类衬底、金属材料、光学玻璃等表面的平整化.该文综述了在微电子制造过程中CMP技术的重要性及该技术的机理和研究现状,指出了CMP技术在目前发展过程中存在的亟待解决的技术和理论问题,并对其发展方向进行了展望.
刘敬远[9]（2009）在《硅片化学机械抛光加工区域中抛光液动压和温度研究》文中指出化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing,简称CMP）作为集成电路（IntegratedCircuit,简称IC）制造的核心技术被广泛应用于集成电路制造过程中硅片表面的局部和全局平坦化加工。硅片化学机械抛光是一个非常复杂的过程,影响化学机械抛光过程的因素有很多,而硅片化学机械抛光加工区域中抛光液的动态压力和温度变化是影响表面非均匀性和材料去除率的关键因素之一。在集成电路制造中,采用的硅片尺寸不断增大,器件特征尺寸不断缩小,硅片化学机械抛光加工区域中抛光液动态压力和温度变化对硅片表面质量的影响越来越突出。目前,对IC制造中硅片CMP加工区域中抛光液动态压力和温度研究还不系统和完善,深入研究硅片CMP加工区域中抛光液动态压力和温度变化对最终实现高质量、超精密、无损伤加工表面有着非常重要的意义。本文全面分析了IC制造中硅片CMP加工区域中抛光液动态压力和温度的研究现状及存在的问题。在此基础上,对IC制造中硅片CMP加工区域中抛光液动态压力和温度进行了深入研究。论文的主要研究工作为:（1）根据润滑理论、渗流理论和微极流体理论,对大尺寸硅片CMP加工过程中含磨粒抛光液的流动性进行了研究,建立了抛光液流动的三维模型。研究了抛光液中悬浮纳米级磨粒的尺寸、浓度,抛光垫的多孔隙性能、厚度和表面粗糙度,硅片的尺寸和曲率,硅片和抛光垫的转速等关键因素对抛光液流动的影响,流体压力分布的实验结果与理论模拟的结果基本一致。（2）根据化学机械抛光的特点,通过对现有实验设备进行改造,建立了硅片化学机械抛光试验台。该试验台实现了抛光头的主动旋转功能,抛光头的万向浮动功能,抛光载荷加载及调节功能,以及抛光液输送及流量控制功能。为进行化学机械抛光扭矩、抛光压力、摩擦力以及加工区域中抛光液动态压力和温度测量等研究提供了基础的试验平台。（3）根据流体压力测量的基本原理,对硅片化学机械抛光加工区域中抛光液动态压力测量方法进行研究,提出了多点原位实时测量硅片化学机械抛光加工区域中抛光液动态压力的方法。在此基础上,对硅片化学机械抛光加工区域中抛光液流体压力测量系统进行了研究,建立了硅片CMP加工区域中抛光液动态压力实时检测系统,系统误差小于±0.25%,满足抛光液动态压力测试的要求。（4）在CMP试验台上,运用所建立的抛光液动态压力测量系统,进行硅片化学机械抛光加工区域中抛光液流体动态压力测量实验,研究了抛光压力和相对速度对硅片化学机械抛光加工区域中抛光液流体动态压力的影响,结果表明:在抛光压力较小的情况下,硅片与抛光垫之间抛光液容易形成润滑承载膜,抛光液动态压力随着抛光压力的增加而增大;另一方面,在相同工况条件下,硅片与抛光垫之间的相对速度增加时,硅片与抛光垫之间抛光液产生的流体动态压力也增大。（5）根据温度测量的基本原理,深入分析了影响硅片CMP加工区域中抛光液温度测量的各种因素,提出了基于接触法的多点原位实时测量硅片化学机械抛光加工区域中抛光液温度的方法。在此基础上,进行了硅片CMP加工过程中抛光液温度测量系统研究,建立了硅片化学机械抛光加工区域中抛光液温度测量系统,进行了抛光液温度测量的误差分析,并在测量中采取一些对应措施,排除干扰,减小了误差,使测量系统误差小于±0.47%。（6）运用所建立的抛光液温度测量系统,进行了硅片化学机械抛光加工区域中抛光液温度测量实验研究,结果表明抛光压力、相对速度和抛光垫的摩擦系数等因素对加工区域抛光液温度变化具有决定性的影响。
杨卫平[10]（2008）在《超声椭圆振动—化学机械复合抛光硅片技术的基础研究》文中指出在深入分析国内外化学机械抛光和超声加工技术研究现状的基础上,针对硅片传统化学机械抛光技术现状及其存在问题,特别是随着硅片直径不断增大,硅片抛光表面质量和抛光效率成为一个亟待解决和提高的问题,提出了超声椭圆振动—化学机械复合抛光硅片新技术的研究课题。该复合抛光技术是将超声加工和化学机械抛光加工综合为一体的新型加工技术,它在传统化学机械抛光基础上,将超声椭圆振动施加在抛光工具上,利用抛光工具产生的超声椭圆振动,提高了化学机械抛光中所使用抛光液的效能,达到改善抛光效果的目的。本文通过试验研究与理论分析相结合的方法,对复合抛光加工机理与工艺进行了深入研究,其主要研究内容及创新点包括:1.介绍了抛光工具超声椭圆振动产生的工作原理,推导了抛光工具超声椭圆运动的理论模型。研制了用于硅片表面及其边缘抛光的抛光工具,并实际测试了抛光工具的频率-阻抗特性和椭圆运动特性。2.研制了能够实现传统化学机械抛光,抛光工具做超声纵向振动、超声切向振动和超声椭圆振动等不同振动方式的复合抛光方法的试验系统。3.基于化学机械抛光和超声振动加工技术,进行了复合抛光加工机理研究。应用接触力学理论,建立了硅片表面与抛光垫之间的接触力学模型。在系统地研究化学机械抛光中各主要输入参数对加工表面质量影响的基础上,建立了简单实用的复合抛光材料去除率理论模型。对抛光工具做超声纵向振动、超声切向振动和超声椭圆振动等三种复合抛光方法,进行了材料去除机理及加工表面质量的理论研究,结果显示抛光工具的超声椭圆振动更有利于硅片综合抛光效果的改善。4.研究了一种在不破坏被加工件表面的情况下,对硅片等硬脆性材料微小去除量进行简易、快速的测量方法。5.进行了抛光工具的超声性能、抛光压力、抛光速度、抛光液供给量和抛光垫等,对硅片表面形貌、表面粗糙度和材料去除率等抛光试验研究。6.研究的超声椭圆振动—化学机械复合抛光方法的工艺规律表明,在相同的抛光条件下,复合抛光技术与传统化学机械抛光技术相比,抛光表面质量明显提高,材料去除率有较大增加,并且引入的描述抛光表面质量的不平整率KR也得到明显改善。总之,复合抛光方法相对于传统的化学机械抛光,无论在保证硅片抛光表面质量还是材料去除率等方面都有了一定的提高,为丰富超精密加工理论、提高硬脆性材料的超精密加工技术等具有重要的理论意义和工程应用价值。
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本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 化学机械平坦化技术 |
| 1.2.1 CMP工艺简介 |
| 1.2.2 CMP工艺的主要机理 |
| 1.2.3 CMP的主要影响因素 |
| 1.2.4 CMP工艺在铜互连中的应用 |
| 1.3 阻挡层材料的CMP研究进展及相关机理 |
| 1.3.1 钽CMP的研究进展 |
| 1.3.2 钌CMP的研究进展 |
| 1.3.3 钴CMP的研究进展 |
| 1.4 本论文研究的主要内容 |
| 第二章 实验方法与所用设备 |
| 2.1 实验所用设备 |
| 2.1.1 半导体兆声清洗系统 |
| 2.1.2 多功能磁控与离子束联合沉积系统 |
| 2.1.3 电子薄膜平坦化系统 |
| 2.1.4 表面轮廓仪 |
| 2.1.5 原子力显微镜 |
| 2.1.6 电化学工作站 |
| 2.1.7 X射线光电子能谱分析仪 |
| 2.2 抛光液的配制 |
| 2.2.1 磨料的选择 |
| 2.2.2 氧化剂的选择 |
| 2.2.3 络合剂的选择 |
| 2.3 实验方法 |
| 2.3.1 化学机械抛光 |
| 2.3.2 去除速率和表面粗糙度测试 |
| 2.3.3 电化学测试 |
| 第三章 钴的抛光液及CMP工艺参数研究 |
| 3.1 钴薄膜的制备与表征 |
| 3.1.1 衬底清洗与钴薄膜的制备 |
| 3.1.2 钴薄膜厚度与表面形貌的表征 |
| 3.2 不同络合剂对钴CMP的影响研究 |
| 3.2.1 柠檬酸对钴CMP的影响 |
| 3.2.2 醋酸对钴CMP的影响 |
| 3.3 CMP工艺参数对钴CMP的影响 |
| 3.3.1 下压力对钴CMP的影响 |
| 3.3.2 转速对钴CMP的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 钴的表面化学反应研究及机理探索 |
| 4.1 Preston方程的修订 |
| 4.2 钴的电化学性能研究 |
| 4.2.1 电位-pH图 |
| 4.2.2 动电位极化曲线 |
| 4.2.3 电化学阻抗谱图 |
| 4.2.4 钴的CMP机理探索 |
| 4.3 小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间取得的科研成果和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
| 1 化学机械抛光技术发展 |
| 2 化学机械抛光应用领域 |
| 3 典型CMP设备及其工艺耗材 |
| 4 化学机械抛光技术的未来 |
| 5 结束语 |
| 0 引言 |
| 1 实验 |
| 2 结果与讨论 |
| 2.1 表面粗糙度实验 |
| 2.2 表面缺陷实验 |
| 2.3 抛光雾实验 |
| 3 结论 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 集成电路概述 |
| 1.2 集成电路制造工艺 |
| 1.2.1 多层铜互连技术 |
| 1.2.2 三维集成技术 |
| 1.3 TSV技术 |
| 1.3.1 TSV技术的起源 |
| 1.3.2 TSV工艺技术 |
| 1.3.3 TSV技术的应用 |
| 1.4 本文拟研究解决的问题及意义 |
| 第二章 TSV多种材料的化学机械抛光 |
| 2.1 化学机械平坦化机理 |
| 2.1.1 化学机械平坦化机理 |
| 2.1.2 TSV正面Cu化学机械平坦化机理 |
| 2.1.3 TSV硅衬底的CMP机理 |
| 2.1.4 TSV背面铜柱CMP露出机理 |
| 2.2 阻挡层及隔离层的CMP机理 |
| 2.2.1 阻挡层金属Ti的CMP机理 |
| 2.2.2 隔离层SiO_2的CMP机理 |
| 2.3 大分子自钝化理论及优先吸附理论的研究 |
| 2.3.1 大分子自钝化理论 |
| 2.3.2 优先吸附理论 |
| 2.4 TSV抛光液现状及发展 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 CMP设备及材料 |
| 3.1 实验设备介绍 |
| 3.1.1 抛光机 |
| 3.1.2 抛光垫 |
| 3.1.3 原子力显微镜 |
| 3.1.4 台阶仪 |
| 3.1.5 四探针 |
| 3.1.6 粒径测试仪 |
| 3.1.7 奥林巴斯显微镜 |
| 3.1.8 扫描电子显微镜 |
| 3.1.9 椭圆偏振仪 |
| 3.1.10 电子分析天平 |
| 3.2 TSV抛光液介绍 |
| 3.2.1 水溶胶型SiO_2磨料 |
| 3.2.2 大分子螯合剂 |
| 3.2.3 氧化剂 |
| 3.2.4 表面活性剂 |
| 3.2.5 pH调节剂 |
| 3.3 CMP材料介绍 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 TSV正面不同材料CMP速率选择性研究 |
| 4.1 实验方法 |
| 4.2 抛光液组分对速率选择性的影响 |
| 4.2.1 磨料对速率选择性的影响 |
| 4.2.2 FA/OⅠ非离子表面活性剂对速率选择性的影响 |
| 4.2.3 FA/OⅡ螯合剂和对速率选择性的影响 |
| 4.2.4 FA/OⅠ和FA/OⅡ对抛光液稳定性的影响 |
| 4.3 工艺参数对速率选择性的影响 |
| 4.3.1 转速对速率选择性的影响 |
| 4.3.2 流量对速率选择性的影响 |
| 4.3.3 压力对速率选择性的影响 |
| 4.4 TSV图形片平坦化研究 |
| 4.4.1 TSV图形片平坦化的实验方法 |
| 4.4.2 TSV铜膜的平坦化 |
| 4.4.2.1 FA/OⅡ螯合剂对Cu/Ti去除速率选择性的影响 |
| 4.4.2.2 FA/OⅡ螯合剂对膜厚一致性的影响 |
| 4.4.2.3 FA/OⅡ螯合剂对表面粗糙度的影响 |
| 4.4.3 TSV阻挡层的平坦化 |
| 4.4.3.1 碟形坑的修正 |
| 4.4.3.2 通孔边界处塌边问题的解决 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 TSV背面材料CMP速率选择性研究 |
| 5.1 实验方法 |
| 5.2 TSV背面CMP抛光液的研究 |
| 5.2.1 抛光液稀释倍数对硅衬底去除速率的影响 |
| 5.2.2 抛光材料组合方式对硅衬底去除速率的影响 |
| 5.2.3 新型抛光液对Si/Cu去除速率选择性的影响 |
| 5.2.4 新型抛光液随存储时间的稳定性 |
| 5.3 小结 |
| 第六章 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间所取得的相关成果 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文选题背景 |
| 1.2 CMP 抛光液的发展 |
| 1.3 超声精细雾化CMP |
| 1.4 论文的主要研究内容 |
| 第二章 试验设备及仪器 |
| 2.1 试验设备 |
| 2.2 试验仪器 |
| 第三章 抛光液的配方安排 |
| 3.1 抛光液的抛光机理及试验安排 |
| 3.1.1 抛光液的抛光机理 |
| 3.1.2 影响抛光的因素 |
| 3.1.3 试验方法 |
| 3.2 抛光液性能评价指标及配制顺序 |
| 3.2.1 抛光液性能评价指标 |
| 3.2.2 抛光液配制顺序 |
| 3.3 抛光液组分的选择 |
| 3.3.1 磨料的选择 |
| 3.3.2 碱的选择 |
| 3.3.3 表面活性剂的选择 |
| 3.3.4 氧化剂的选择 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 抛光液的组分含量优化 |
| 4.1 抛光液组分含量优化的意义 |
| 4.2 试验 |
| 4.2.1 正交试验 |
| 4.2.2 正交试验安排 |
| 4.3 抛光液优化结果与分析 |
| 4.4 抛光液对比试验 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 论文结论 |
| 5.2 论文展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 0 引言 |
| 1 Si衬底的CMP机理研究 |
| 2 Si衬底CMP速率稳定性实验 |
| 2.1 实验 |
| 2.2 实验结果与讨论 |
| 2.2.1 循环抛光过程中各车次速率的变化情况 |
| 2.2.2 循环抛光过程中各车次pH值的变化情况 |
| 2.2.3 循环抛光过程中各车次温度的变化情况 |
| 2.2.4 循环抛光过程中各车次黏度的变化情况 |
| 3 结论 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 金属布线材料 |
| 1.1.2 ULSI铜互连线技术及大马士革工艺 |
| 1.1.3 化学机械抛光(CMP)技术 |
| 1.2 ULSI铜化学机械抛光液的研究现状 |
| 1.3 课题来源、学术思想及预期达到的成果 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 2 实验方案的确定 |
| 2.1 铜CMP材料去除机理与主要影响因素 |
| 2.1.1 铜CMP材料去除机理 |
| 2.1.2 主要影响因素 |
| 2.2 总体试验方案 |
| 2.3 铜试样的制备 |
| 2.4 试验仪器 |
| 2.4.1 材料去除率的测量方法与仪器 |
| 2.4.2 化学机械抛光试验平台 |
| 2.4.3 工件的夹持方案 |
| 2.4.4 表面形貌及粗糙度的测量方法与仪器 |
| 2.4.5 Tafel极化曲线测量装置 |
| 2.4.6 磨料团聚行为的检测 |
| 2.4.7 粘度的测量方法与仪器 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 抛光液的制备 |
| 3.1 ADS与NP-10的单独和协同作用 |
| 3.1.1 试验条件及安排 |
| 3.1.2 试验结果与讨论 |
| 3.2 NP-10浓度变化对Cu-CMP的影响 |
| 3.2.1 试验条件及安排 |
| 3.2.2 试验结果与讨论 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 化学机械抛光的研究 |
| 4.1 ADS和NP-10对抛光结果的影响 |
| 4.1.1 试验安排 |
| 4.1.2 抛光试验 |
| 4.2 NP-10浓度的改变对抛光结果的影响 |
| 4.2.1 试验安排 |
| 4.2.2 抛光试验 |
| 4.3 抛光压力的影响 |
| 4.3.1 试验安排 |
| 4.3.2 抛光试验 |
| 4.4 抛光速率的影响 |
| 4.4.1 试验安排 |
| 4.4.2 抛光试验 |
| 4.5 抛光液流量的影响 |
| 4.5.1 试验安排 |
| 4.5.2 抛光试验 |
| 4.6 抛光时间的影响 |
| 4.6.1 试验安排 |
| 4.6.2 抛光试验 |
| 4.7 优化抛光工艺确定 |
| 4.7.1 试验条件及选定工艺参数 |
| 4.7.2 抛光试验 |
| 4.8 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
| 0 引言 |
| 1 CMP技术及研究现状 |
| 1.1 CMP理论研究 |
| 1.2 多相CMP动力学过程 |
| 1.3 抛光液 |
| 2 CMP技术存在的问题 |
| 3 CMP技术的发展方向 |
| 4 展望 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 集成电路发展概述 |
| 1.2 化学机械抛光技术及其在集成电路制造中的应用 |
| 1.2.1 化学机械抛光技术 |
| 1.2.2 化学机械抛光技术的优点 |
| 1.2.3 化学机械抛光技术在集成电路制造中的应用 |
| 1.3 硅片化学机械抛光加工区域中抛光液流动性和温度的国内外研究现状 |
| 1.3.1 硅片化学机械抛光加工区域中抛光液流动性研究的国内外现状 |
| 1.3.2 硅片化学机械抛光加工区域中抛光液温度研究的国内外现状 |
| 1.4 论文的选题背景及研究意义 |
| 1.5 本论文课题的来源与主要研究工作 |
| 2 基于微极流体动力学的硅片化学机械抛光加工区域中抛光液流动性建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 含悬浮磨料抛光液的特性及微极流体理论 |
| 2.2.1 抛光液中悬浮磨料的形状 |
| 2.2.2 含悬浮磨粒抛光液的粘度 |
| 2.2.3 悬浮磨粒抛光液的微极流体理论 |
| 2.3 抛光液在抛光垫多孔介质及表面粗糙区域中的流动分析 |
| 2.3.1 抛光液在抛光垫多孔介质中的流动分析 |
| 2.3.2 抛光液在抛光垫表面粗糙区域中的流动分析 |
| 2.4 硅片化学机械抛光加工区域中三维微极流体建模分析 |
| 2.4.1 纯微极流体流动区域的流动方程 |
| 2.4.2 抛光液在抛光垫多孔介质区域中的流动方程 |
| 2.4.3 抛光液在抛光垫表面粗糙区域中的流动方程 |
| 2.4.4 抛光液在硅片与抛光垫之间的膜厚方程 |
| 2.4.5 抛光液流动的边界条件 |
| 2.4.6 抛光液在不同区域中的流动速度和流量分析 |
| 2.5 硅片化学机械抛光加工区域中的三维微极流体模型 |
| 2.6 硅片化学机械抛光流场的数值方法 |
| 2.6.1 模型方程的无量纲化 |
| 2.6.2 模型方程的有限差分离散方法 |
| 2.6.3 量纲载荷与力矩方程 |
| 2.7 离散方程的多重网格计算方法 |
| 2.8 硅片化学机械抛光流场的数值模拟与分析 |
| 2.8.1 硅片化学机械抛光流场数值模拟的基本条件 |
| 2.8.2 硅片化学机械抛光流场的数值模拟结果与分析 |
| 2.9 本章小结 |
| 3 硅片化学机械抛光加工区域中抛光液动态压力测量系统设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 硅片化学机械抛光试验台设计和构成 |
| 3.2.1 硅片化学机械抛光试验台设计 |
| 3.2.2 硅片化学机械抛光试验台的构成 |
| 3.2.3 抛光载荷加载装置及抛光压力标定 |
| 3.2.4 抛光液流量控制装置 |
| 3.3 硅片化学机械抛光加工区中抛光液动态压力测量方法 |
| 3.3.1 流体压力测量的基本原理 |
| 3.3.2 硅片化学机械抛光加工区域中抛光液动态压力测量方法的确定 |
| 3.4 硅片化学机械抛光加工区域中抛光液动态压力并行测量系统设计 |
| 3.4.1 抛光液动态压力并行测量系统原理 |
| 3.4.2 抛光液流体压力动态并行测量系统的硬件构成 |
| 3.4.3 抛光液流体压力动态测量系统软件 |
| 3.4.4 抛光液流体压力动态测量系统误差分析 |
| 3.5 硅片化学机械抛光加工区域中抛光液动态压力测量装置 |
| 3.5.1 抛光液动态压力测量传感器安装方法 |
| 3.5.2 抛光液动态压力测量装置 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 硅片化学机械抛光加工区域中抛光液温度测量系统设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 硅片化学机械抛光加工区域中抛光液温度测量方法的确定 |
| 4.2.1 温度测量的基本原理 |
| 4.2.2 温度测量的方法及特点 |
| 4.2.3 硅片化学机械抛光加工区域中抛光液温度测量方法 |
| 4.3 硅片化学机械抛光加工区域中抛光液温度测量系统设计 |
| 4.3.1 硅片化学机械抛光加工区域中抛光液温度测量原理 |
| 4.3.2 硅片化学机械抛光加工区域中抛光液温度测量系统硬件构成 |
| 4.4 硅片化学机械抛光加工区域中抛光液温度测量装置 |
| 4.4.1 硅片化学机械抛光加工区域中抛光液温度测量传感器安装 |
| 4.4.2 硅片化学机械抛光加工区域中抛光液温度测量装置 |
| 4.5 基于HART协议的温度变送器组态与校准 |
| 4.6 硅片化学机械抛光加工区域中抛光液温度测量误差分析及减小误差的措施 |
| 4.6.1 硅片化学机械抛光加工区域中抛光液温度测量的误差来源 |
| 4.6.2 硅片化学机械抛光加工区域中抛光液温度测量系统误差分析 |
| 4.6.3 减小加工区域中抛光液温度测量误差的措施 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 硅片化学机械抛光加工区域中抛光液动态压力测量实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 硅片化学机械抛光加工区域中抛光液流动模型的实验验证 |
| 5.2.1 硅片化学机械抛光加工区域中抛光液流动模型的验证条件 |
| 5.2.2 硅片化学机械抛光加工区域中抛光液流动模型的实验验证 |
| 5.3 硅片化学机械抛光主要工艺参数对加工区域中抛光液动态压力的影响 |
| 5.3.1 硅片化学机械抛光加工区域中抛光液动态压力测量的条件 |
| 5.3.2 抛光压力对硅片化学机械抛光加工区域中抛光液动态压力的影响 |
| 5.3.3 相对速度对硅片化学机械抛光加工区域中抛光液动态压力的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 硅片化学机械抛光加工区域中抛光液温度变化的理论分析和测量实验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 硅片化学机械抛光加工区域中抛光液温度变化的理论分析 |
| 6.3 硅片化学机械抛光加工区域中抛光液温度测量的实验条件 |
| 6.4 硅片化学机械抛光主要工艺参数对加工区域中抛光液温度的影响 |
| 6.4.1 硅片化学机械抛光加工区域中抛光液温度随加工时间的变化 |
| 6.4.2 抛光压力对硅片化学机械抛光加工区域中抛光液温度的影响 |
| 6.4.3 相对速度对硅片化学机械抛光加工区域中抛光液温度的影响 |
| 6.4.4 不同材料抛光垫对硅片化学机械抛光加工区域中抛光液温度的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 进一步工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 硅片化学机械抛光加工区域中抛光液动压测量装置 |
| 附录2 硅片化学机械抛光加工区域中抛光液温度测量装置 |
| 攻读博士学位期间发表学术论文情况 |
| 创新点摘要 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的来源及意义 |
| 1.1.1 课题的来源 |
| 1.1.2 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 硅片抛光技术综述 |
| 1.2.1 硅片及其制造技术 |
| 1.2.2 超声加工技术 |
| 1.2.3 国内外超声复合加工研究现状 |
| 1.2.4 国内外化学机械抛光(CMP)技术研究现状 |
| 1.3 本文的主要内容 |
| 第二章 化学机械抛光及超声振动加工机理 |
| 2.1 影响化学机械抛光表面质量及材料去除率的因素 |
| 2.2 化学机械抛光的材料去除机理 |
| 2.2.1 化学作用机理 |
| 2.2.2 机械作用机理 |
| 2.3 化学机械抛光的材料去除机理模型研究 |
| 2.3.1 唯象学模型 |
| 2.3.2 接触力学模型 |
| 2.3.3 流体动力学模型 |
| 2.3.4 接触力学和流体力学原理的混合模型 |
| 2.3.5 分子量级微观模型 |
| 2.4 超声加工机理研究 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章超声椭圆振动－化学机械复合抛光基本工艺规律试验装置 |
| 3.1 试验装置 |
| 3.2 抛光工具设计 |
| 3.2.1 抛光工具工作原理 |
| 3.2.2 抛光工具的振动模式 |
| 3.2.3 抛光工具椭圆运动的激振方法 |
| 3.2.4 抛光工具的结构设计 |
| 3.3 抛光工具的性能 |
| 3.3.1 抛光工具频率－阻抗特性曲线 |
| 3.3.2 抛光工具运动特性 |
| 3.3.3 抛光工具的作用力特性 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章超声椭圆振动－化学机械复合抛光基本工艺规律试验研究 |
| 4.1 试验条件及试验步骤 |
| 4.2 试验研究 |
| 4.2.1 抛光表面形貌的试验研究 |
| 4.2.2 抛光表面粗糙度的试验研究 |
| 4.2.3 材料去除率的试验研究 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章超声椭圆振动－化学机械复合抛光的机理研究 |
| 5.1 硬脆性材料去除机理 |
| 5.2 超声椭圆振动－化学机械复合抛光法接触模型 |
| 5.3 超声椭圆振动－化学机械复合抛光的材料去除理论模型 |
| 5.3.1 模型的假设 |
| 5.3.2 模型建立思路 |
| 5.3.3 模型建立 |
| 5.4 材料去除率理论模型的试验验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章超声椭圆振动－化学机械复合抛光硅片边缘的试验装置 |
| 6.1 硅片边缘抛光试验装置 |
| 6.2 抛光工具设计 |
| 6.2.1 抛光工具工作面设计 |
| 6.2.2 抛光工具结构尺寸设计 |
| 6.2.3 加工精度分析 |
| 6.3 抛光工具性能 |
| 6.3.1 抛光工具频率－阻抗特性曲线 |
| 6.3.2 抛光工具运动特性 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章超声椭圆振动－化学机械复合抛光硅片边缘的试验研究 |
| 7.1 试验条件及试验步骤 |
| 7.2 试验数据处理方法 |
| 7.3 试验结果及分析 |
| 7.3.1 抛光工具做不同超声振动方式的试验研究 |
| 7.3.2 抛光表面质量的试验研究 |
| 7.3.3 材料去除率的试验研究 |
| 7.4 本章小结 |
| 第八章总结与展望 |
| 8.1 全文总结 |
| 8.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
