铜布线化学机械抛光技术分析
集成电路制造技术第五章-2(化学机械抛光)
化学机械抛光的重要性
（1） 铜比铝具有更佳的 导电率，是亚微米线宽的 电极布线的理想材料。
•铜湿法刻蚀钻刻严重。
• 铜的等离子体刻蚀很难 实现，且效果较差。
• CMP技术是实现大马士 革结构铜布线层关键工艺。
集成电路微细化的追求： 高集成度 更快的器件运行速度
在追求纳米级线宽与多层 布线的趋势中，存在几个 典型的技术难题。
(2)分辨率和焦深的折衷
R
k ,
NA
k
NA2
(3) 表面平坦化 减小台阶，提高镀膜
效果。
• 表面平坦化的问题
• 例子1
用0.25 mm工艺制作256 MB DRAM，在 运用两层铝金属导线的情况下，在存储 单元及外围电路部分，高台(存储单元) 和低地(外围电路)两者的高度将相差约1 mm，而此工艺的焦深只有约0.20 mm。 这对曝光机的聚焦效果将造成影响。 因此必须表面平坦化。
Application of CMP
Copper Deposited
CMP Copper and Tantalum
Chemical Mechanical Polishing System
• Polishing pad, Wafer carrier, Slurry dispenser
CMP process
• 0.25 mm pattern require roughness <200nm
• Only CMP can achieve this planarization
• When feature size > 0.35 mm, other methods can be used
铜化学机械抛光材料去除机理研究
（ ＭＰ）ｗ ｓ ｄ ｓｒ ｅ ｕ ｌ ａｉｅｙ ｂ ｓｄ ｏ ｈ ｏｙ ｏ ｏｒｓｖ ｅ ｒ ｈ ａｕ ｆ ｅ ｃ ｏ ｓｉ ｅ ｔｗａ Ｃ ａ ｅ ｃｉ ｄ ｑ ａｉ ｔ ｌ ａｅ ｎ ｔｅ ｒ ｆｃ ｒｏ ｉｅ ｗ ａ ．Ｔ ｅ ｖ ｌｅ ｏ ａ ｈ ｃ ｎ ｔｕ ｎ ｓ ｂ ｔ ｖ ｔ
ａ ｔｏ ｆｔ ｅ ｓｕｒｙ ｗａ １ ，ｔ ｎ ｅ ａ ｔｏ ａ ｉ ｔ ｅ ｈ ｃ ｎ ｃ ｌａ ｔｏ ｆｔ ｅ ｐ ｌｓ ｉ ｇ ｐ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｃｉｎ ｏ ｈ ｌ ｒ ｓ２． ％ ｈｅ ｉｔ ｒ ｃｉ ｎ ｒ ｔｏｂｅｗｅ ｎ ｔ ｅ ｍｅ ｈａ ｉ ａ ｃｉ ｎ ｏ ｈ ｏｉｈ ｎ ａ ｎ ｈ ｃ ｅ ｃ ｌａ ｔｏ ｆｐ ｌｓ ｎ ｌ ｒｙ ｗａ ０８ ；ａ ｄ ｔ ｎｅ ａ ｔｏ ａｉ ｅ ｗｅ ｎ ｔ ｅ ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌａ ｔｏ ｆｔ ｅ ｈ ｍｉａ ｃ ｉｎ ｏ ｏ ｉｈｉ ｇ ｓｕ ｒ ｓ５． ％ ｎ ｈｅ ｉ ｔｒ ｃ ｉｎ ｒ ｔ ｂ ｔ ｅ ｈ ｃ ａ ｉａ ｃｉｎ ｏ ｈ ｏ ａ ｒ ｓｖ ｒ ｉ ｓ ｎ ｔ ｅ ｈｅ ｃ １ ｃ ｉｎ ｆ ｔ ｓｕ ｒ ｗａ ８ ｂ ａ ｉｅ ｇ ａ ｎ ａ ｄ ｈ ｃ ｍｉａ ａ ｔｏ ｏ ｈｅ ｌ ｒｙ ｓ ３．６％
ｃ ｍ ｉ ａ ｅ ｈａ ｃ ｌｐｏ ｉ ｈｉ ｈｅ ｃ ｌｍ ｃ ｎｉ ａ ｌｓ ｎｇ
Ｓｕ Ｊａ ｘｕ ｉｎ ｉ
Ｇａ ｎ ｏ Ｈｏ ｇ
Ｃｈ ｎ Ｘｉｕ ｅ ｑ
Ｄｕ Ｊａ ｇ Ｒｅ ｋ ｎ ｎ ｅ
（ ． ｅａ ｓｔｔ ｏ ｃ ｎｅ ｎ ｅｈ ｏｏｙ Ｘｎ ｉｎ ５ ０ ３ Ｃ ｉ ） １ Ｈ ｎ ｎＩ ｔｕｅ ｆＳｉ ｃ ａ ｄＴｃ ｎｌ ， ｉ ａ ｇ４ ３ ０ ， ｈｎ ｎｉ ｅ ｇ ｘ ａ
铜抛光工艺(3篇)
第1篇一、引言铜是一种具有优良导电性、导热性和可塑性的金属，广泛应用于电子、建筑、装饰等领域。
铜制品的外观质量直接影响其美观度和使用寿命。
铜抛光工艺是提高铜制品表面质量的重要手段之一。
本文将详细介绍铜抛光工艺的原理、方法及注意事项。
二、铜抛光工艺原理铜抛光工艺是利用物理或化学方法，使铜制品表面粗糙度降低，达到镜面或亚光效果的过程。
其原理主要有以下几种：1. 机械抛光：通过机械摩擦，使铜表面产生塑性变形，从而降低表面粗糙度。
2. 化学抛光：利用化学药剂对铜表面进行腐蚀，使表面形成均匀的氧化膜，降低粗糙度。
3. 电化学抛光：在电解质溶液中，通过电流的作用，使铜表面发生氧化还原反应，降低粗糙度。
三、铜抛光工艺方法1. 机械抛光（1）手工抛光：使用抛光布、抛光膏等工具，手工对铜制品进行抛光。
适用于小批量、形状简单的铜制品。
（2）机械抛光：使用抛光机、抛光轮等设备，对铜制品进行抛光。
适用于大批量、形状复杂的铜制品。
2. 化学抛光（1）酸洗抛光：将铜制品放入一定浓度的酸溶液中，使铜表面氧化，形成均匀的氧化膜。
适用于形状简单的铜制品。
（2）碱洗抛光：将铜制品放入一定浓度的碱溶液中，使铜表面氧化，形成均匀的氧化膜。
适用于形状简单的铜制品。
3. 电化学抛光（1）阳极抛光：将铜制品作为阳极，放入电解质溶液中，通以直流电，使铜表面氧化，形成均匀的氧化膜。
适用于形状复杂的铜制品。
（2）阴极抛光：将铜制品作为阴极，放入电解质溶液中，通以直流电，使铜表面氧化，形成均匀的氧化膜。
适用于形状复杂的铜制品。
四、铜抛光工艺注意事项1. 选择合适的抛光方法和工艺参数，如抛光剂、抛光速度、抛光时间等。
2. 抛光过程中，注意控制温度和湿度，防止铜制品氧化或变形。
3. 抛光过程中，定期检查铜制品表面质量，确保抛光效果。
4. 抛光完成后，对铜制品进行清洗、干燥、检验等工序。
5. 严格按照操作规程进行抛光，确保操作人员安全。
五、结论铜抛光工艺是提高铜制品表面质量的重要手段。
铜及铜合金化学抛光工艺的改进
铜及铜合金化学抛光工艺的改进铜及铜合金化学抛光工艺的改进摘要：由于铜及铜合金的表面比较脆，加工困难，所以应用较多的方法是用化学抛光来改善表面质量。
本文介绍了铜及铜合金化学抛光的原理、工艺及改进方法。
关键词：铜，铜合金，化学抛光，改进1. 绪论近年来，铜及铜合金被广泛应用于汽车、航空、科技、医疗、家电等各个领域，其主要原因在于铜及铜合金具有良好的导电性、抗腐蚀性、易加工以及低成本等特点。
然而，由于铜及铜合金的表面比较脆，加工困难，所以应用较多的方法是用化学抛光来改善表面质量。
本文的主要内容是介绍铜及铜合金化学抛光的原理、工艺及改进方法。
2. 化学抛光工艺化学抛光是一种改善金属表面外观的技术，它的工艺可以分为三个阶段：一是化学溶剂去除金属表面的污渍；二是用一种中和剂对铜及铜合金表面进行处理；三是用腐蚀性溶液和钢丝布进行化学抛光。
在这一工艺过程中，主要关注的重点是表面净化、腐蚀剂的选择和抛光参数的调整。
一般来说，化学抛光因处理温度和抛光深度的不同而有些不同。
如果温度偏低，则铜及铜合金表面处理时会很不稳定，结果会有明显的表面不平或污渍等缺陷；如果温度偏高，则会使表面处理较柔和，出现较少的缺陷，但是会使抛光表面失去光泽。
此外，抛光深度也会影响表面质量，如果抛光深度过大，则会使表面损坏；如果抛光深度不够，则会使表面的光泽度和表面粗糙度增加。
3. 改进技术为了提高铜及铜合金的表面质量，采用不同的改进技术是必要的，其中一些是：（1）改善清洗工艺。
在化学抛光之前，铜及铜合金表面的污渍必须被清洗净。
为了改进清洗工艺，应使用更有效的清洗剂，如碱性清洗剂、有机溶剂清洗剂或磷酸盐清洗剂。
（2）选择腐蚀性溶液。
不同物料的表面处理看到不同结果，所以必须选择合适的腐蚀性溶液来改善抛光表面的质量。
（3）改变参数。
为了提高抛光表面的光泽，必须更改抛光参数，如抛光时间、温度和抛光深度。
4. 结论铜及铜合金的表面质量往往是影响其加工效果的重要因素。
cmp 化学机械抛光 技术详解
cmp 化学机械抛光技术详解下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢！本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注！Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!CMP化学机械抛光技术详解一、引言在半导体制造和其他微电子设备制造中，CMP（化学机械抛光）技术是一种关键的工艺，它通过化学物质与机械磨擦的结合，可以对微电子器件表面进行高精度的平整化处理。
用于ULSI铜布线的化学机械抛光分析
２０ 年 ０２
第３ 卷 １
２ 月
第 １ 期
河
北
工
业
大
学
学
报
Ｆｂｕｒ ０２ ｅｒ ｙ ２ ０ ａ
Ｖ １ ｏ． １ ３ Ｎｏ １ ．
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＥ ＢＥ Ｉ ＵＮⅣ Ｅ ＲＳ ＴＹ Ｅ Ｉ ＯＦ Ｔ ＣＨＮＯＬ ＯＧＹ
的电容减小 ，因电容 引起的信号 延迟， 电力消费 ，信号不正当传递等 问题便能减低 ． 随着铜 导线的应用 ，铜 Ｃ Ｉ 正 在成为 Ｕ Ｓ 制造 中的关键技术 ． ｈＰ ＬＩ
２ 铜Ｃ ＭＰ模 型 与机 理
２１铜 ＣＭＰ化学 动 力学 过程 ．
铜 Ｃ Ｉ 过程 ， 先是对金属进行化学反应 生成铜 的化合物 （ ｈＰ 首 在金属表面形 成金属钝 化层 ） 接 ， 着对 ｃ 离子络 台，然后通过抛光液 中磨料的机械作用将 凸起处钝化层 磨除继 而进一步反应 ．而 在 凹陷处因形成钝化层 （ 无机械研磨 ） ，金属腐蚀速 率非 常缓慢 ，以保证抛 光液在铜 Ｃ Ｉ ｈＰ过程中
摘要：对 Ｕ Ｓ 中多层金属铜布线的 Ｃ ＬＩ ＭＰ （ 化学机械抛光 ）进行 了理论分析，介绍了 ｃ ｕ
—
Ｃ ＭＰ模型与机理及其动力学过程， 抛光液的种类及其存在的问题 ， 并对 Ｃ — ＭＰ的研 ｕＣ
键 词 ： ＵＬ Ｉ Ｓ；铜 ；化 学机 械 抛 光；抛光 液 文献标 识码 ：Ａ
究作 了进一 步探 讨 ． 关 中图分类号 ：Ｔ ０ Ｎ３ ５
１ Ｕ Ｓ 制备 中铜布线理 论分析 ＬＩ
金属 Ｃ ＭＰ之所 以成为 Ｕ Ｓ 制 造中的关键技术 ，主要是 曝光微细化对平坦化的要求增加 ，以 ＬＩ
及 近年来在 Ｕ Ｓ 方面多层内连线技术 的重要 陛越来越 明显 ． ＬＩ 为达到在器件制程中将表面 的微细 凹 凸消除及多 层导线堆叠的 目标 ，就必须应用平坦化技 术来获得全面性的平Βιβλιοθήκη 化效果 。 ． ０ 引言
铜布线化学机械抛光技术分析
·896 ·
并且铜比较“软”,容易产生擦伤[2] ,所以铜 CM P 容易产生表面缺陷 。本文主要对近年来铜 CM P 的研究现状进行分析 。
1 铜 CM P 材料去除过程和参数分析
1. 1 铜 CM P 材料去除过程 一般铜 CM P 的材料去除过程如下[5] : 首先
中国机械工程第 16 卷第 10 期 2005 年 5 月下半月
铜布线化学机械抛光技术分析
李秀娟 金洙吉 苏建修 康仁科 郭东明
精密与特种加工教育部重点实验室 ,大连理工大学 ,大连 ,116024
摘要 :对用于甚大规模集成电路 ( UL SI) 制造的关键平坦化工艺 ———铜化学机械抛光 (CM P) 技术进行了讨论 。着重分析了铜化学机械抛光的抛光过程和相关的影响因素 ;根据现 有的研究成果主要介绍了铜化学机械抛光的化学材料去除机理 ;在分析抛光液组成成分的基 础上 ,总结了现有的以 H2 O2 为氧化剂的抛光液和其他酸性 、碱性抛光液以及抛光液中腐蚀抑 制剂的研究情况 ;指出了铜化学机械抛光今后的研究重点 。
铜布线化学机械抛光技术分析 ———李秀娟 金洙吉 苏建修等
的配合下 ,使材料去除过程能继续下去 。抛光中
凸的表面抛光速度快 ,凹的表面抛光速度低 ,这样
最终实现表面的全局平整化 。
1. 2 影响因素分析
在铜 CM P 的过程中 ,如果机械的因素较强 ,
则铜薄膜表面容易出现擦伤 ,而且抛光下来的产
2. 1 物理机理 在物理机理方面 ,铜 CM P 和其他材料 CM P
具有类似的机理 。目前有大量的学者从机械的角 度研究影响 CM P 的材料去除模式 。除了上述的 唯象学描述外 ,根据不同的压力和速度条件下硅 片与抛光垫间所处的接触状态的不同 ,已经提出 了接触模型[9 ] 、流体模型[10 ,11 ] , 以及流体和接触 同时作用的混合模型[12] 。目前认为半接触的混 合模型与实际情况比较符合 ,更容易被接受 。但 是 ,还没有更合理的模型揭示 CM P 的材料去除 机理 。 2. 2 化学机理
化学机械抛光
化学机械抛光引言化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing，CMP）是一种常用的表面加工技术，广泛应用于半导体、光学器件、陶瓷材料等领域。
该技术在提高光学器件的光学质量、陶瓷材料的平整度等方面起着关键作用。
本文将详细介绍化学机械抛光的原理、工艺流程以及应用领域。
原理化学机械抛光是一种结合了化学溶解与机械研磨的表面处理技术。
其原理可以归纳为以下几点：1.软、硬材料同步处理：化学机械抛光同时采用了化学反应和机械研磨两种方式，使得对软硬材料的处理更为全面。
化学反应可以有效溶解硬质材料，而机械研磨则可平整软质材料表面。
2.二元作用：化学机械抛光通过浸泡在化学溶剂中的研磨材料，产生摩擦和化学反应，将被抛光表面的材料溶解并磨平。
这种二元作用的机制有效提高了抛光速度和抛光质量。
3.光化学效应：化学机械抛光中常用的化学溶剂中添加了光敏剂，通过光化学效应来控制抛光过程。
光敏剂吸收特定波长的光能，产生电化学反应，进一步加强抛光效果。
工艺流程化学机械抛光的工艺流程通常包括以下几个步骤：1.清洗：将待抛光的材料表面进行清洗，去除附着物、油脂等杂质，为后续的抛光工艺做好准备。
2.研磨：采用机械研磨设备对待抛光表面进行初步磨削，消除表面凹凸不平。
3.化学溶解：将待抛光材料浸泡在特定的化学溶剂中，使化学反应发生，将材料表面的硬质材料溶解掉。
同时，该步骤中的光敏剂也会发挥作用。
4.机械研磨：在化学溶解后，继续使用机械研磨设备对材料表面进行慢速旋转，进一步磨削，使表面更加平整。
5.清洗：将抛光后的材料进行彻底清洗，去除化学溶剂残留和研磨材料等杂质。
应用领域化学机械抛光广泛应用于以下领域：1.半导体制造：在半导体制造中，化学机械抛光被用于平坦化晶圆表面，以提高晶圆的质量和表面光滑度。
它可以去除表面缺陷，提高晶圆的效率和可靠性。
2.光学器件制造：光学器件在制造过程中往往需要高度平整的表面。
化学机械抛光可以消除光学器件表面的微观划痕和凹凸不平，提高光学器件的透光性和抗反射性。
化学机械抛光技术的原理及应用
化学机械抛光技术的原理及应用化学机械抛光技术（Chemical Mechanical Polishing，简称CMP），是一种兼具物理与化学原理的半导体制造工艺。
它使用了化学反应和机械磨擦相结合的方式，以达到在硅片表面形成平整、精细的表面结构的目的。
近年来，随着芯片制造工业的不断发展，化学机械抛光技术已经成为半导体光刻制程中必要的工艺步骤。
一、原理化学机械抛光技术的原理就是先将磨料和化学药品混合在一起，形成一定浓度的溶液，然后将此溶液涂布到芯片表面进行加工。
当芯片与磨料及化学药品溶液接触后，化学药品将会发生化学反应，改变硅片表面的化学性质，使其发生软化，从而有利于磨料的附着。
同时，磨料的有序分布可以起到增大切削速率的作用。
这种工艺使用的磨巧通常是硬化颗粒状的氧化铝或硅石，其径数大约在50微米左右。
在施加机械力的情况下，这些颗粒会像刀片一样切削硅片表面，起到去除芯片表面不平整结构的作用。
在这个过程中，通过加入一些稳定镜面表面的化学药剂，同时控制磨擦力和磨料大小，可以使得抛光表面形成高质量的精细图案。
二、应用CMP 技术在半导体制造过程中，主要起到了以下五方面的作用：1. 通过将芯片表面变得平整，可以避免由于局部结构过高而产生的散射现象。
这在半导体射频器件制造过程中尤其显著，因为在射频器件中，即使极小的表面误差也可能会导致性能下降。
2. 加工抛光可以去除杂质，避免在后续加工过程中导致不必要的错误。
3. 因为半导体表面物质的颗粒试剂是微小的，所以它们之间的摩擦力往往很强。
通过 CMP 技术，可以让它们表面变得较为光滑，降低其表面能，减小其之间摩擦力，提高运动时的流畅度。
4. 由于 CMP 可以加工各种硬度的材料，因此它可以用于各种材料的制程步骤，如碳化硅、钨等高熔点材料。
这种方法相对于机械加工可以省略多道步骤，从而实现一系列化学加工和机械加工的一体化。
5. CMP 技术可以有效地平整硅片表面，使得不同的电路之间板面间距更小。
集成电路工艺第九章化学机械抛光
CMP工艺可用于制造高精度光学元件和掩膜板，提高光刻工艺的精度和效率。
高精度表面处理
CMP技术可有效去除芯片制造过程中的结构材料，提高芯片制造效率和成品率。
结构材料去除
化学机械抛光在芯片制造中的应用
化学机械抛光在封装测试中的应用
封装基板处理
CMP工艺可用于封装基板表面的处理，提高封装质量和可靠性。
发布时间
《化学机械抛光液》标准发布时间为2010年，《化学机械抛光设备》标准发布时间为2012年，《化学机械抛光工艺质量要求》标准发布时间为2015年。
适用范围
《化学机械抛光液》标准适用于集成电路制造、光学元件加工等领域用化学机械抛光液的质量要求
化学机械抛光相关标准推荐
03
04
05
THANKS
感谢观看
在介质平坦化中，CMP可以去除介质层表面的凸起，实现介质层的高度平滑。
1
化学机械抛光历史
2
3
CMP技术自20世纪80年代问世以来，经历了从发明到商业化应用的发展过程。
最初的CMP技术主要应用于磁盘驱动器的制造中，后来被引入到集成电路制造中，成为后道工艺中的关键技术之一。
随着CMP技术的不断改进和应用领域的扩大，它已经成为微电子制造中的重要支柱之一。
应用领域
化学机械抛光技术被广泛应用于集成电路制造、光学元件加工、医疗器械制造等领域。在集成电路制造领域，化学机械抛光技术已成为制备高质量表面的关键技术之一。
展望
未来，化学机械抛光技术将继续发挥重要作用，同时，随着新型材料的不断涌现，该技术将不断得到改进和完善，应用领域也将越来越广泛。
化学机械抛光相关论文推荐
xx年xx月xx日
集成电路工艺第九章化学机械抛光
铜材化学抛光钝化工艺
铜材化学抛光钝化工艺
铜材化学抛光钝化工艺是一种针对铜材的表面处理方法，旨在提高其表面质量和耐腐蚀性能。
该工艺主要包括以下步骤：
1. 清洗：将铜材表面的油污和杂质去除干净，以便后续的抛光和钝化处理。
2. 抛光：通过机械力和化学反应，将铜材表面的粗糙度降低至一定程度，使其表面更加光滑细腻。
3. 钝化：将铜材表面形成一层致密的氧化膜，以提高其耐腐蚀性能。
这种氧化膜可以通过酸洗、电化学氧化、化学沉积等方式产生。
4. 前处理：在完成抛光和钝化后，需要对铜材进行一些前处理，如清洗、干燥等，以便后续的加工和使用。
5. 后处理：在铜材表面处理完成后，还需要进行一些后处理，如检测、包装等，以确保其质量和性能达到要求。
铜材化学抛光钝化工艺具有简单、快速、效果好等优点，广泛应用于电子、机械、航空等领域。
- 1 -。
铜材化学抛光处理方法_概述及解释说明
铜材化学抛光处理方法概述及解释说明1. 引言1.1 概述本文旨在对铜材化学抛光处理方法进行综述和解释说明。
化学抛光作为一种表面处理技术，在铜材领域具有广泛的应用。
通过有效地去除铜材表面的氧化层、污渍和不规则凸起等，能够提高铜材的表面质量，使其达到特定的要求，适用于多个工业领域。
1.2 文章结构本文将分为五个部分来讨论铜材化学抛光处理方法。
首先，在引言部分中我们将对文章的框架做简要描述。
接着，在第二部分中，我们将介绍铜材化学抛光前的准备工作以及常用的化学抛光方法，并探讨如何选择和优化抛光参数。
在第三部分中，我们将详细解析化学抛光过程及机理，并解释不同抛光液成分的作用机制，同时介绍表面质量评价的方法。
第四部分将以实际应用与案例研究为重点，介绍铜材化学抛光在工业界常见应用领域，并分享一些成功的系统优化案例。
最后，在第五部分中，我们将总结本文的核心发现，并展望未来铜材化学抛光处理方法的研究方向与挑战。
1.3 目的本文旨在全面介绍铜材化学抛光处理方法，通过对抛光前的准备工作、常用的化学抛光方法以及抛光参数的选择和优化等方面的探讨，帮助读者更好地理解这一表面处理技术。
同时，通过解析化学反应机理和不同抛光液成分的作用机制，提供关于铜材化学抛光过程的深入理解。
此外，通过实际应用与案例研究，读者将了解到铜材化学抛光在不同领域中的应用情况，并能够借鉴成功的系统优化案例。
最后，本文还将指出研究方向与挑战，并为未来进一步开展相关研究提供展望。
2. 铜材化学抛光处理方法：2.1 抛光前的准备工作：在进行铜材化学抛光之前，需要做一些准备工作以确保最佳抛光效果。
首先，需要清洗铜材表面，以去除油脂、污垢和氧化物等杂质。
常见的清洗方法包括机械清洗、超声波清洗和溶剂清洗等。
接下来，使用研磨纸或砂带对铜材表面进行打磨，以去除粗糙度和不均匀性。
2.2 常用的化学抛光方法：铜材化学抛光是一种通过与铜材表面发生化学反应来去除表面氧化物的方法。
ULSI制备中多层布线导体铜的抛光液与抛光技术的研究
ＥｑｕｉｐｍｅｎｔｆｏｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＰｒｏｄｕｃｔｓＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ（总第１５３期）１引言随着ＩＣ工艺的发展以及ＤＲＡＭ和逻辑器件的微型化大容量的要求，器件向着立体化、多层布线结构发展。
布线的每一层平整度均要求φ２００ｍｍ在１００ｎｍ以内，才能保证高成品率、高可靠性。
而ＣＭＰ技术是唯一能对亚微米器件提供全局平面化的技术［１，２］。
在ＵＬＳＩ的多层布线中层间引线正在由传统的铝转向铜。
因为铜的电阻率低，电迁移阻率高，器件寿命更长，且器件的ＲＣ（阻容）及时间特性都优于传统的铝，更加适合高频器件和大功率器件。
采用ＵＬＳＩ制备中多层布线导体铜的抛光液与抛光技术的研究刘玉岭１，李嘉席１，檀柏梅１，梁存龙２（１．河北工业大学，天津３００１３０；２．河北冀雅电子有限公司，河北石家庄０５００７１）摘要：提出了在碱性浆料中ＵＬＳＩ多层布线导体铜化学机械抛光的模型，对铜ＣＭＰ所需达到的平面化、选择性、抛光速率控制、浆料的稳定及洁净度、抛光液成分的优化选择进行了实验研究。
关键词：化学机械抛光；多层布线；甚大规模集成电路；铜浆料（抛光液）中图分类号：ＴＮ３０５１２文献标识码：Ａ文章编号：１００４－４５０７（２００７）１０－００１７－０５ＣＭＰＳｔｕｄｙｏｆＭｕｌｔｉｌａｙｅｒＷｉｒｉｎｇＣｏｎｄｕｃｔｏｒＣｏｐｐｅｒｉｎＵＬＳＩＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＬＩＵＹｕ－ｌｉｎｇ１，ＬＩＪｉａ－ｘｉ１，ＴＡＮＢａｉ－ｍｅｉ１，ＬＩＡＮＧＣｕｎ－ｌｏｎｇ２（１．ＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１３０，Ｃｈｉｎａ；２．ＨｅｂｅｉＪｉｙａＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＬｉｍｉｔｅｄＣｏｍｐａｎｙ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００７１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｍｏｄｅｌｆｏｒｃｏｐｐｅｒＣＭＰｉｎａｌｋａｌｉｎｅｐｏｌｉｓｈｓｌｕｒｒｙｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ．Ａｌｏｔｏｆｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｂｅｓｔｃｈｏｉｃｅｆｏｒｔｈｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｐｏｌｉｓｈｓｌｕｒｒｙ，ｔｈｅｇｌｏｂａｌｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ，ｔｈｅｓｅｌｅｃ－ｔｉｖｅ，ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｐｏｌｉｓｈｒａｔｅ，ｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｐｕｒｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｐｏｌｉｓｈｓｌｕｒｒｙｒｅｑｕｉｒｅｄｂｙｃｏｐｐｅｒＣＭＰｈａｖｅｂｅｅｎｍａｄｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣＭＰ；Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｗｉｒｉｎｇ；ＵＬＳＩ；Ｃｏｐｐｅｒ；Ｓｌｕｒｒｙ收稿日期：２００７－１０－０８作者简介：刘玉岭，男，教授，博士生导师，１９６３年毕业于南开大学化学系，主要从事集成电路及基础材料的工艺技术研究，在半导体材料加工、硅外延材料的制备、硅．硅键合新技术、ＩＣ衬底材料的杂质与二次缺陷的控制等方面取得多项成果，获国家发明奖五项，国内外发表技术论文６０余篇。
ULSI制备中铜布线化学机械抛光技术的研究与展望
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ Ｐ ｏ ｐ ｃ ｓｏ ｐ ｅ ｅ ｉ ａ ｅ ｈ ｎ ｃ ｌ ｌ ｈ ｎ ｓ ａ ｃ ｎ ｒ ｓ ｅ ｔ ｎ Ｃｏ ｐ ｒＣｈ ｍ ｃ ｌ Ｍ ｃ ａ ｉａ ｉ ｉ ｇ Ｐｏ ｓ
ｉ ｎ ＵＬＳ ａ ｕ ａ ｔ ｆ ｇ Ｉ Ｍ ｎ ｆ ｃｕ ｎ ｉ
泛的应用 ， 并取得 了飞速 的发展． 本文针对 Ｕ Ｓ 制备 中铜布线化学机械抛光技术 的研 究现状进行评述 ， ＬＩ
并对 其研究进行 了展望 ．
１ 铜Ｃ ＭＰ作 用机理研 究
由于人们对加工过程 中材料去除的科学规律仍缺乏深入的 了解 ，严格来说 ，大多数 Ｉ ｃ材料 的 Ｃ ＭＰ 作用机理 尚不完全清楚 ． 目前 已报道的抛光机理模型可根据 Ｃ ＭＰ作用机制分成两大类 ：机械作 用和
ｐ ｌｈ ｇ ｏ ｓｉ ，简称 Ｃ Ｐ ｉ ｎ Ｍ ）技术 乜 ．
Ｃ ＭＰ技术是机械削磨和 化学腐蚀 的组 合技术 ，它借助超微粒子的研磨作用 以及抛 光液的化学腐蚀 作 用在被研磨的介 质表面上形成光洁平坦表面 ｂ ．Ｃ 综 合化学 和机械两 方面的特性 ，既能消除材料 ＭＰ
表 面前 加工导致 的损伤层 ，又能够较好地实现表面全局平坦化 ．因此 ，近年来在 Ｕ Ｓ 制备 中得到 了广 ＬＩ
维普资讯
第３ ５卷 第 ５期
Ｖｂｌ３ Ｎ ｏ． －５ ５
河
北
工
业
大
学
学
报
２０ ０ ６年 ｌ ０月
Ｏｃ ｏ ｏ ０ ６ ｔｂ ｒ２ ０
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＥ ＢＥＩ ＵＮⅣ Ｅ Ｉ ＲＳ ＴＹ ＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ ０Ｆ Ｔ
ｆ ｃ ｕ ｉ ｇｗａ ｉｃ ｓｅ ａ ｔｒｎ ｓ ｓ ｕ ｓ ｄ， ａ ｄｔ ｅｐ ｏ ｒ ｓ ｄｐ ｏ ｌｍｓ ｆ ｄ ｎ ｒ ｇ ｅ ｓ ｈ ｎ ａ ｒ ｂ ｅ ＣＭ Ｐ ｗｅ ｅ ｅ ｉｗｅ ｅ ａ ｅ ． Ｔ ｅｍａｅ ｉｌ ｅ ｖ ｌ ｃ ． ｏ ｒ ｖ ｅ ｄｉ ｔ ｐ ｒ ｈ ｔ ｒ ｍｏ ａ ｈ ｒ ｎｈ ｐ ａｒ ｍｅ ｎ ｓ ｒｙｏ ｃ ｐ ｅ Ｐ ｗｅ ｅａ ａｙ ｅ ｓ ｅ ｉｌ ￣ Ｔ ｅｅ ｈ ｓ ｓ ｆ ｈ ｔ ｒ ｓ ａｃ ｒ ｌｏｐ ｉ ｔｄｏ ｔ ａ ｉｍｓ ｄｔ ｅｓｕ ｒ ｆ ｏ ｐ ｒ ｎ ａ ｈ ｌ ＣＭ ｒ ｌ ｚ ｄｅ ｐ ｃａ ｌ ｈ ｍｐ ａ ｅ ｔ ｅｆ ｕ ｅｒ ｅ ｒ ｈ ｗｅ ｅａｓ ｏ ｎ ｅ ｕ ． ｎ ｙ ｏ ｕ ｅ
关于低成本无烟雾的铜材化学抛光研究
关于低成本无烟雾的铜材化学抛光研究"铜"的开发与利用在中国有着悠长的历史，并承载着深厚的历史文化内涵。
随着工业化的不断革新，铜材的化学抛光也随之出现，目前市场普遍应用的还是"三酸"或多酸工艺⋯但随之而来的"与环境保护、废水处理、烟雾大、多元强酸对操作的高危险性⋯"等问题也越来越受到关注。
为此东莞市凯盟表面处理技术开发有限公司专门针对铜材的化学抛光进行了专注的深入研究。
目前已成功开发了二款使用成本更低廉、安全性高、抛光效果更好、无烟雾的化学抛光液。
并将使铜材化学抛光走入一个全新的工业性革命。
第一款：双氧水型关于双氧水体系的铜材化学拋光液、稍早期市面上也出现过，抛光的效果也非常好。
但受双氧水易分解及药剂在生产过程中温度会过快升高而更加加剧了药剂的失效或影响使用寿命。
最终因其使用寿命太短和不易撑控而无法成功在市面推广。
为比凯盟专门针对上述缺点做了深入研究。
自主研发了核心添加剂、在抛光效果和药剂的使用寿命和操作过程都能得到有效控制。
此双氧水型的铜材抛光液不但能获得高数倍于传统抛光的光亮效果、且工艺易控制、实现无酸抛光、无烟雾、时地反应过程放出的氧气会使操作环境更友好。
能真正实现与传统抛光相比180度的大不同。
主剂配制如下：双氧水20～27%，纯净水68～75%，凯盟核心添加剂5%。
抛光时间1～3分钟即可。
(具体操作方法请咨询凯盟)第二款：硫酸型此款铜材化学抛光液也是无烟型抛光夜，效果同上一款产品.基础成份：硫酸52%，硝酸X盐5.1%，凯盟添加剂3%，余量为纯净水。
(具体请咨询)成本比较:传统多元酸型：每公斤4～5元(基于多元酸不同组合)双氧水型：每公斤不超过3元硫酸型:每公斤3元左右以下效果供参考。
铜及其合金化学抛光工艺研究
30 铜及其合金化学抛光工艺研究彭荣华,李国斌,马凇江(湖南科技大学化学化工学院,湖南湘潭411201)[摘 要] 为了满足铜材钝化时对处理表面的要求,对化学抛光工艺及配方进行了深入研究,并分析了抛光液中各组分及工艺条件对抛光质量的影响。
该工艺的最优配方及工艺条件为:50～55mL /L 磷酸,10～15mL /L 硝酸,25～30mL /L 草酸,1.0～1.5g/L 尿素,1.5～2.0g/L 香豆素,2.5g /L 磺胺,水余量,抛光温度55℃左右,抛光时间2～5m in 。
用此最优配方及工艺条件对铜及其合金进行化学抛光,可获得最佳抛光效果,且该工艺具有溶液成分简单、易于操作、抛光速度快、亮度好、污染低等优点。
[关键词] 化学抛光;铜及铜合金;表面处理;工艺[中图分类号]TG175.3 [文献标识码]A [文章编号]1001-1560(2005)06-0030-03 [收稿日期] 200412160 前 言铜及其合金表面钝化处理前的抛光及其处理效果一直为人们所关注[1,2]。
在众多的抛光中,化学抛光使用方便、效果较好、成本较低,被广泛用于铜及其合金钝化前表面预处理[3～5]。
目前,应用最广泛的化学抛光工艺是三酸抛光工艺。
该工艺在使用过程中会产生大量NO x 、S O 2等有害气体,对人体健康和环境造成了严重危害,而且抛光液使用寿命不长,生产成本较高。
为了改变这种状况,经过反复研究、比较多种化学抛光工艺,并对三酸抛光工艺进行适当改进,通过加入光亮剂、缓蚀剂和酸雾抑制剂,确定了以磷酸为主要成分的低硝酸抛光工艺,有效地抑制了抛光时NO x 黄烟的逸出,改善了操作环境,提高了抛光效果。
1 试 验1.1 主要仪器及药品HH 22型数显恒温水浴锅,P B303型电子精密天平,DGX 29073B 21型电热鼓风干燥箱等。
碳酸钠为化学纯;氢氧化钠、醋酸、硝酸、磷酸、尿素、香豆素、磺胺和苯骈三氮唑均使用分析纯试剂。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2. 1 物理机理 在物理机理方面 ,铜 CM P 和其他材料 CM P
具有类似的机理 。目前有大量的学者从机械的角 度研究影响 CM P 的材料去除模式 。除了上述的 唯象学描述外 ,根据不同的压力和速度条件下硅 片与抛光垫间所处的接触状态的不同 ,已经提出 了接触模型[9 ] 、流体模型[10 ,11 ] , 以及流体和接触 同时作用的混合模型[12] 。目前认为半接触的混 合模型与实际情况比较符合 ,更容易被接受 。但 是 ,还没有更合理的模型揭示 CM P 的材料去除 机理 。 2. 2 化学机理
铜布线化学机械抛光技术分析 ———李秀娟 金洙吉 苏建修等
的配合下 ,使材料去除过程能继续下去 。抛光中
凸的表面抛光速度快 ,凹的表面抛光速度低 ,这样
最终实现表面的全局平整化 。
1. 2 影响因素分析
在铜 CM P 的过程中 ,如果机械的因素较强 ,
则铜薄膜表面容易出现擦伤 ,而且抛光下来的产
扩散作用下的材料去除率 。
CM P 的复杂性不仅在于影响因素多 ,而且抛 光过程中各变量间不是相互独立的 ,存在着影响 因素间复杂的相互作用 。例如 ,抛光载荷不仅影 响硅片与抛光垫的实际接触面积 ,而且会影响系 统的摩擦热量和抛光液与实际硅片表面的作用时
间 。从温度角度看 ,一方面 ,机械作用输入的摩擦 热能够导致硅片表面温度升高 ;另一方面 ,抛光的 温度对抛光液的化学反应速度有直接的影响 。另
收稿日期 :2004 —07 —28 基金项目 :国家自然科学基金资助重大项目 (50390061)
·896 ·
并且铜比较“软”,容易产生擦伤[2] ,所以铜 CM P 容易产生表面缺陷 。本文主要对近年来铜 CM P 的研究现状进行分析 。
1 铜 CM P 材料去除过程和参数分析
1. 1 铜 CM P 材料去除过程 一般铜 CM P 的材料去除过程如下[5] : 首先
外 ,温度和抛光液与硅片间的实际接触时间又影 响到氧化剂在 表 面 的 扩 散 深 度 δ, 而 且 化 学 反 应 自身不论是吸热过程还是放热过程 ,均会影响抛 光温度 。在机械和化学协同作用方面 , 铜 CM P 材料去除不仅仅是化学材料去除和机械材料去除
的简单加和 。实验表明 ,仅含抛光粒子的抛光液 的材料去除率远远低于存在氧化剂的抛光液 ,而 单纯的化学腐蚀也不可能获得所需的抛光速率和
很少 ,但其实不然 ,铜 CM P 是一个多输入变量的
动态过程 。CM P 的主要影响因素见图 1 ,包括设
备过程因素 、抛光液 、抛光垫修整方式和抛光材
去除在化学作用控制时 ,还可分为化学和扩散作 用 。此时铜的去除率可以由下式得到 :
1= 1 +1
(2)
R
Rchem
Rdiff
式中 , Rchem 和 Rdiff 分别为在化学作用下的材料去除率和
Dalian U niver sit y of Technology , Dalian ,116024 Abstract : The copper chemical - mechanical polishing (CM P) which is t he key planarizatio n tech2 nology for UL SI manufact uring was discussed. The polishing p rocesses of copper CM P and it s influ2 ence factor s were int roduced. Based o n t he research result s , t he material removal mechanisms of cop2 per CM P were analyzed. According to t he ingredient of slurry , t he research result s such as slurries t hat co ntent s H2 O2 as o xidant , acidic o r alkaline media and t he co rro sive inhibito r in t he slurry were summarized. In t he end , t he emp hases of t he f ut ure research were al so pointed o ut . Key words : UL SI ;CM P ;chemical mechanism ; slurry
但所获得的结论比较类似 ,即抛光的机械作用增
大了腐蚀电流 ,因此可以认为机械作用增加了抛
光表面铜的化学反应 。
表 1 抛光过程中的电化学测试结果
抛光液
w (urea - H2O2) = 5 % w (N H4O H) = 5 %
铜 CM P 过程和机理的有力工具 。在电化学中认
为 ,总的腐蚀材料去除 ,即化学作用导致的材料去
除量 (也是铜的阳极氧化的体积) 为
W corr = QM / ( nFρ)
(3)
式中 , Q 为通过积分电流随时间变化获得的电量 ; M 为产
物的克分子量 ; n 为生成 1 个分子的产物所需获得的电子 数 ; F 为法拉第常数 ;ρ为金属的密度 。
铜 CM P 抛光液成分复杂多样 ,铜的 CM P 过 程的化学机理非常复杂 。Steigerwald 等[6] 采用 氨水为络合剂 ,硝酸铁为氧化剂 ,B TA 为腐蚀抑 制剂 ,同时 L uo[13 ] 采用 N H4 O H 为氧化剂 ,进行 CM P 研究的结果均表明 ,材料的去除主要是机械 作用去除的 ,化学腐蚀剂的作用是溶解被磨下来 的铜屑 。Zeidler 等[14] 仍沿用 Karfaman 模型 ,认 为在强氧化剂存在的酸性环境下 ,铜首先在抛光 液的氧化剂作用下形成氧化物膜 ,接下来氧化膜
中国机械工程第 16 卷第 10 期 2005 年 5 月下半月
铜布ห้องสมุดไป่ตู้化学机械抛光技术分析
李秀娟 金洙吉 苏建修 康仁科 郭东明
精密与特种加工教育部重点实验室 ,大连理工大学 ,大连 ,116024
摘要 :对用于甚大规模集成电路 ( UL SI) 制造的关键平坦化工艺 ———铜化学机械抛光 (CM P) 技术进行了讨论 。着重分析了铜化学机械抛光的抛光过程和相关的影响因素 ;根据现 有的研究成果主要介绍了铜化学机械抛光的化学材料去除机理 ;在分析抛光液组成成分的基 础上 ,总结了现有的以 H2 O2 为氧化剂的抛光液和其他酸性 、碱性抛光液以及抛光液中腐蚀抑 制剂的研究情况 ;指出了铜化学机械抛光今后的研究重点 。
物有可能不被溶解而直接进入抛光液 ,甚至可能
导致重新沉积回硅片表面[6] 。而如果增强抛光过
程中的化学作用 ,虽然能够加强抛光产物的溶解
和铜的氧化 ,但是如果化学作用过强 ,将增加铜表
面的化学腐蚀 ,使得表面很难抛平 ,同时致使表面
粗糙度增大 。由此可见 ,只有在化学作用与机械
作用达到一个很精细的平衡时 ,才能实现表面低
铜 CM P 设备与单晶硅或者介质层 CM P 的 设备相同 。一般由旋转的硅片夹持器 、抛光垫 、工 作台和抛光浆料供给装置等几部分组成[4] 。抛光 时 ,以一定的压力将旋转的硅片压在旋转的抛光 垫上 ,而由亚微米或纳米磨粒和化学溶液组成的 抛光液在工件与抛光垫之间流动 ,在机械作用和 抛光液的化学作用下实现硅片表面的材料去除和 全局平整化 。由于铜是具有化学和电化学活性的 金属 ,铜表面在抛光液的化学作用下会发生腐蚀 ,
关键词 :甚大规模集成电路 ;化学机械抛光 ;化学机理 ;抛光液 中图分类号 : T405 文章编号 :1004 —132 Ⅹ(2005) 10 —0896 —06
Analysis and Research on Copper Chemical - mechanical Pol ishing Li Xiujuan J in Zhuji Su J ianxiu Kang Renke Guo Do ngming Key Laboratory for Precisio n & No n - t raditio nal Machining of Minist ry of Educatio n ,
是抛光液中的氧化剂通过扩散作用传递到被抛光 的沉积有铜的硅片表面 ;在硅片表面 ,铜与氧化剂 发生化学反应 ,生成化学反应物 (一般这层化学反 应物与铜的机械结合强度比较差) ;在磨粒与抛光 垫的机械作用下 ,同时去除反应物和铜 ,被去除的 铜和反应物随着抛光液的流动被带出抛光区域 。 也有学者认为在铜的抛光过程中 ,机械作用下去 除的铜磨屑被抛光液溶解或者发生络合作用后 , 随着抛光液的流动被带出抛光工作区 。可见 ,铜 的 CM P 既有化学作用 ,又有机械作用 ,是两种作 用协同的结果 。化学作用是指抛光液与铜发生化 学反应生成易去除的化学反应物 。机械的作用主 要是传递接触压力和通过具有一定速度的抛光粒 子和抛光垫传递机械能 ,使表面的反应物和铜薄 膜在原子尺度上发生材料去除 。机械作用使被抛 光的新鲜铜表面不断重新裸露出来 ,在化学作用
0 引言
集成电路 ( IC) 制造业已经进入了甚大规模集 成电路 ( UL SI) 时代[1] 。随着集成电路的器件尺 寸缩小 、布线层数增加 ,促使金属线宽变窄 ,这导 致了金属连线的电阻率增大和电路的 RC 延迟增 大 ,严重制约着集成电路的性能 。铜由于具有比 铝更好的抗电迁移能力和高的导电率 ,已经替代 铝成为深 亚 微 米 集 成 电 路 的 导 线 材 料[2 ,3] 。目 前 ,采用铜化学机械抛光 ( CM P) 的大马士革镶嵌 工艺是唯一成熟和已经应用到铜互连线的布线技 术 。铜 CM P 作为 UL SI 多层布线的关键平坦化 技术 ,对 UL SI 的发展有很大的影响 。
采用电化学的测试方法 ,通过测试腐蚀电流