螯合剂与氧化剂协同降低CMP中Co/Cu电偶腐蚀

• 作者: 何平 李月 李祥州 潘国峰 王辰伟 郭学海
• 来源期刊: 稀有金属
• 学科: 工学
• 关键词: 钴 螯合剂 电偶腐蚀 碱性抛光液 化学机械抛光
• 年，卷（期）: 2018,（3）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 278-284
• 页数: 7页
• 分类号: TK91
• 语种: 中文
• DOI: 10.13373/j.cnki.cjrm.XY16100040

摘要

钴(Co)作为10 nm及以下技术节点的铜互连极大规模集成电路(GLSI)的新型阻挡层材料,在阻挡层化学机械抛光(CMP)中易与铜(Cu)发生电偶腐蚀.本文采用电化学、CMP、 静态腐蚀实验以及扫描电镜(SEM)表征方法,研究了弱碱性抛光液中螯合剂和氧化剂在Co/Cu电偶腐蚀中的协同作用.研究表明:抛光液中的氧化作用,使得Co和Cu表面生成一层由氧化物及氢氧化物组成的钝化膜,抑制了Co和Cu的静态腐蚀;多羟多胺螯合剂浓度增加,抛光液pH升高,Co和Cu表面钝化膜的生成加快;CMP过程中,Co和Cu腐蚀电位均有明显降低,去除速率均加快.抛光液组分为1.5 ml·L-1 H2 O2、0.1％FA/O螯合剂、30％AEO-9、5％硅溶胶(质量分数)时,Co的腐蚀电位低于Cu的腐蚀电位;研磨状态下,Co/Cu腐蚀电位差降到-6 mV,电偶腐蚀电流很小,极大地减弱Co/Cu电偶腐蚀.同时,Co的去除速率为130 nm·min-1,Cu的去除速率为76.5 nm·min-1,Co与Cu的静态腐蚀均不明显,可以很好地满足阻挡层CMP要求.