1. 研究目的与意义
化学机械抛光技术是化学作用和机械作用相结合的技术,实际上其微观过程相当复杂,影响因素也很多,其中抛光液既影响CMP化学作用过程,又影响CMP机械作用过程,是影响CMP质量的决定性因素之一。尽管CMP被认为是获得平坦化表面的最有效的方法之一,并且已经广泛应用于510:层间介质膜的制程之中,但目前对化学机械抛光510:的过程变量作用机理、材料去除机理、抛光液中各成分的微观作用机理以及材料去除非均匀性形成机理等方面问题还没有完全弄清楚。因此如何调整抛光液配方,控制材料去除率,获得更高的表面质量,建立更加完善的材料去除率模型,实现稳定的生产,满足下一代超薄介质膜的要求等,仍然是各国学者研究的热点及前沿问题。
2. 国内外研究现状分析
1965年美国孟山都公司在世界上首先提出了二氧化硅溶胶和凝胶应用于硅晶圆片的抛光加工的专利。从此,半导体用抛光液(slun了)成为了半导体制造中的重要的、必不缺少的辅助材料[25]。在整个CMP制程中,消耗材料占CMp费用的70%左右,并且,CMP市场还以每年平均19%的速度增长,2005年CMP材料市场达到4.5亿美元,而抛光液在这些消耗材料中又占了大部分[26l,c淤抛光液具有广阔的应用前景和市场前景。目前在我国半导体晶片加工中,所使用的抛光液绝大多数都靠进口。国外半导体抛光液的市场占有率较高生产厂家,主要有美国Cabot、美国的DUPONT公司、日本FUnMI公司等。尽管我国目前在抛光液行业现已发展到有几十家的企业,但是真正涉足到半导体抛光液制造、研发方面的企业很少。无论是产品质量上、还是在市场占有率方面,国内企业都表现出与国外厂家具有相当的差距。随着集成电路制造产业的发展,多层布线大量采用510:做为层间介质膜和浅沟槽隔离的材料,应用于CMP层间介质膜和浅沟槽隔离的抛光液需求量也逐渐增大。
3. 研究的基本内容与计划
1 研究内容：传统的抛光液用稀土材料通过共沉淀法、煅烧、粉碎等工艺制备，产品沉淀后难过滤，煅烧易结块，最终产品粒径大，本项目通过考查共沉淀工艺，改善难过滤、易结块与粒径大等问题；抛光液主要由磨粒、pH值调节剂、分散剂、表面活性剂和其他添加剂组成。光液的成分决定了其物理化学特性,不但影响了物理作用过程而且影响了化学作用过程，最终决定了抛光效果。在抛光液特性研究方面,通过改变组分及其百分量,改变抛光液的物理化学特性,改变抛光效果,最终再由抛光效果不断调整组分其满足抛光要求,最终建立适当的理论模型,使其包含抛光液组分的信息,完善材料去除模型,为抛光液设计,改善抛光效果提出理论依据。2 在CMP中,由于抛光垫通常是弹性的多孔结构材料,因此在抛光过程中粗糙 峰将产生不同程度的变形。Lei[8]提出受载的粗糙峰和晶片表面之间存在一薄流体膜,且证明其厚度为纳米量级。这样,与抛光液中的纳米粒子一起,形成了纳米级二相流润滑系统。于是,薄膜润滑的研究成果将有助于理解CMP的机理。为应用技术方面最活跃的领域。互穿网络聚合物是由两种共混的聚合物分子链相互贯穿并以化学键的方式各自交联而形成的网络结构。3、化学作用在难于被磨损的金属CMP抛光中尤为重要,在金属抛光的抛光液中可以包含强的刻蚀剂和氧化剂,对属产生强冲击和溶解。另外,抛光液中还可以包含钝化剂以保护表层。比如在铜的抛光中,刻蚀和钝化的联合作用可以形成高效的平整表面。
4、Siq介质膜主要是采用氧化和沉积的方法制备,如果制备的介质膜不平坦,就会造成第二层金属层的曝光显影和聚焦的准确度和解析度出现偏差,当累积层数不断增加,高低起伏的情况会更加严重,严重影响IC制程。因此在氧化、沉积5102介质膜之后都必须进行CMP。几D所使用的材料主要包括5102、BPsG、Pso、pol卿ers、513从或者SIOxNy、Aerogels等等,而且现在也正在研究开发低介电常数的介质膜材料,如SOGs(SpinOnGlasses)、poly加ides(聚酞亚胺)、parylenes(聚对二甲苯)等,但是目前应用最广泛的介质膜材料还是5102[27]。510:介质膜的eMP(5102一e淤)仍然是人们关注的重要课题。
4. 研究创新点
二十年来，作为几乎唯一的可以达到全局平面化的表面精加工技术，CMP 技术的应用取得了迅速发展．但由于 CMP 产生背景的特殊性及 CMP 加工影响因素的复杂性，其理论研究相对欠缺，这也局限了 CMP 加工精度的进一步提高，面对计算机硬盘、ULSI 芯片晶片、宝石类衬底等表面的亚纳米级无缺陷的要求，必须研究确切的 CMP 机理．同时，针对现有 CMP 技术中存在的问题，需要探索新型超精密平面化技术．目前，最为重要的超精细表面全局平面化技术 CMP 技术应用领域日益扩展，已成为国际竞争的关键技术，其增长势头和发展前景非常可观．深入研究和开发 CMP 技术，并形成拥有自主知识产权的材
料和工艺，将促进我国 IC 产业的良性发展，提高我国在这一方面的国际地位，同时也将带来了巨大的经济和社会效益．
