柠檬酸钾对铜、钴和TEOS去除速率及选择性的影响

刘佳，潘国峰，刘玉岭，王辰伟，胡连军，李灿

(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)

随着集成电路特征尺寸降到20 nm以下，钴凭借低电阻率、与铜有高的粘附性等优势成为首选的阻挡层材料[1-2]。然而，阻挡层CMP后极易产生较深的碟形坑和蚀坑，严重影响器件的可靠性[3-4]。因此，控制多种材料去除速率选择比对实现平坦化具有重要意义[5]。

Sagi等[6]研究了烟酸对Co CMP的影响，表明Cu/Co去除速率得到控制。Hu等[7]研究了酒石酸钾对钴CMP的影响，发现酒石酸钾能提高钴的去除速率，使碟形坑得到修正。然而，对于Cu/Co/TEOS去除速率及选择性的研究较少。

本文研究了柠檬酸钾对Cu/Co/TEOS去除速率及选择性的影响，通过测试钴图形片CMP前后碟形坑和蚀坑的深度进行平坦化验证。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

3″铜镀膜片、钴镀膜片、TEOS薄膜片和钴阻挡层图形片；硅溶胶(平均粒径约60 nm，pH值为 9.8)，湖北金伟新材料有限公司提供；质量分数为30%的H2O2、固体柠檬酸钾、氢氧化钾、HNO3均为分析纯。

E460抛光机；aver 333A四探针；F50-UV介质膜厚测试仪；CHI660E电化学工作站；Nicomp 380 DLS激光粒度仪；5600LS型原子力显微镜(AFM)；XP-300台阶仪。

1.2 抛光实验

抛光液以5%的胶态二氧化硅作磨料，5 mL/L的过氧化氢，柠檬酸钾作络合剂，TT-LYK作抑制剂，抛光液的pH值调节剂选用了HNO3和KOH。

采用E460抛光机进行抛光实验；抛光机配备了Politex抛光垫。抛光工艺参数见表1。每次抛光前后，使用硬毛刷和去离子水对垫冲刷清洗300 s，每种材料的抛光时间均为1 min，抛光后用氮气吹干。利用抛光前后晶圆片膜厚的差值计算其去除速率。……