AEO表面活性剂EO加成数对铜互连阻挡层抛光液的影响

宋国强，檀柏梅，刘玉岭，王辰伟

(1.河北工业大学 电子信息工程学院，天津 300130；2.天津市电子材料与器件重点实验室，天津 300130)

化学机械平坦化成为集成电路平坦化的关键技术[1-3]。随着集成电路的发展，对器件精度、性能和存储容量的要求也越高[4-6]。铜互连阻挡层抛光，首先是对铜膜的粗抛和精抛，最后是阻挡层抛光[7]。

抛光后的缺陷如碟形坑、腐蚀和划伤等[8-9]决定着电路的可靠性与稳定性[10]。表面活性剂用来降低抛光液的表面张力[11]。Zhang等[12]研究FA/O I型活性剂抑制Cu表面的化学反应。Xu等[13-14]研究ADS和AEO可降低铜CMP中的WIWNU和表面粗糙度。Stoebe研究表面活性剂的亲水性和铺展性能会随着EO基团的增加而变差[15]。本文研究了AEO不同EO数对抛光液润湿性和分散性影响。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

硅溶胶(纳米SiO2，pH值约9，平均粒径约为 61.3 nm)，湖北金伟新材料科技有限公司；AEO表面活性剂(脂肪醇聚氧乙烯醚)R—O—(CH2CH2O)nH，其中n是环氧乙烷EO加成数，n分别为7，9，15和25，pH值均在6～7之间。

E460E型抛光机；Politex Reg型抛光垫；JC2000D2POWEREACH接触角分析仪；AccuSizer 780 APS大颗粒测试仪；Filmetfics F50测量仪；PSS 380激光纳米粒度测试仪；5600 LS型原子力显微镜(AFM)；4D MODEL 333A型电阻率测量仪。

1.2 抛光实验

在抛光液中，硅溶胶磨料质量分数为13%，FA/OⅡ型螯合剂体积分数为0.1%，表面活性剂体积分数为0.3%。以KOH调节抛光液pH值至10。所有的抛光实验都是在E460E型抛光机上进行的，所用抛光垫为Politex Reg型抛光垫。在每次抛光开始之前和结束之后，用去离子水冲洗抛光垫，并通过金刚石修整器调整抛光垫的状态，以去除剩余的抛光物质。抛光过程的压力为10.3 kPa(1.5 psi)，抛光液流量为300 mL/min，抛盘和抛头的转速分别为97，83 r/min。……