碱性抛光液中铜和钽CMP的去除速率控制和电偶腐蚀研究

作     者：李灿 潘国峰 胡连军 王辰伟 刘佳 张鑫博 回广泽 LI Can;PAN Guofeng;HU Lianjun;WANG Chenwei;LIU Jia;ZHANG Xinbo;HUI Guangze

作者机构：河北工业大学电子信息工程学院天津300130 天津市电子材料与器件重点实验室天津300130 

出 版 物：《电镀与涂饰》 (Electroplating & Finishing)

年 卷 期：2020年第39卷第23期

页      面：1659-1666页

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家科技重大专项(2016zx02301003-004-007) 河北省自然科学基金(F2020202067) 河北省高等学校科学技术研究重点项目(ZD2016123) 

主　　题：铜 钽 化学机械抛光 去除速率 高碘酸钾 十二烷基硫酸铵 腐蚀电位 电偶腐蚀 

摘      要：研究了不同浓度的高碘酸钾(KIO4)和配位剂柠檬酸钾对Cu和Ta的去除速率及腐蚀电位差的影响。由化学机械抛光(CMP)实验结果可知,随着KIO4浓度的提高,Cu的去除速率一直上升,而Ta的去除速率先上升后下降。在pH为10的情况下,当柠檬酸钾为30 mmol/L,KIO4为3 mmol/L时,Cu和Ta的去除速率分别为31.3 nm/min和58.8 nm/min。柠檬酸钾与KIO4的协同作用能够明显提高Ta的去除速率,有利于更好地实现Cu和Ta去除速率的选择性,但此时Cu和Ta之间的腐蚀电位差高达186 mV。为了改善Cu和Ta抛光后的表面形貌,尝试加入表面活性剂十二烷基硫酸铵(ADS)。当ADS的添加量为15 mL/L时,Cu和Ta的去除速率非常接近,分别为46.4 nm/min和49.6 nm/min。模拟CMP过程的动态电化学测试结果显示此时Cu和Ta之间的腐蚀电位差只有11 mV,表明加入ADS能够较好地减轻Cu和Ta之间的电偶腐蚀。