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抛光垫使用寿命对铜CMP平均去除速率一致性的影响

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微纳电子技术 2017年第10期54卷 715-719页

作者：江自超刘玉岭王辰伟张凯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

针对抛光垫的使用寿命对铜膜平均去除速率一致性的影响进行研究,同时采用实时表面形貌控制(RTPC)技术,对抛光过程中,铜膜表面形貌进行实时监控。实验结果表明:抛光垫的使用寿命对铜膜化学机械抛光(CMP)平均去除速率影响很大,使用前期(... 详细信息

针对抛光垫的使用寿命对铜膜平均去除速率一致性的影响进行研究,同时采用实时表面形貌控制(RTPC)技术,对抛光过程中,铜膜表面形貌进行实时监控。实验结果表明:抛光垫的使用寿命对铜膜化学机械抛光(CMP)平均去除速率影响很大,使用前期(抛光垫使用时间Tt≤500 pcs),铜膜平均去除速率稳定,粗抛一致性良好(片内非均匀性(WIWNU)为3.37%),粗抛后剩余膜厚范围小于60 nm。使用后期(Tt>500 pcs),粗抛速率一致性较差,粗抛后剩余膜厚范围大于100 nm。抛光垫修整能有效恢复抛光垫表面状态,采用在线同步修整技术,可以延长抛光垫使用寿命到750 pcs以上。但是过长的修整时间不能保证铜膜良好的平均去除速率一致性,也会加大抛光垫磨损,降低使用寿命。

关键词：抛光垫使用寿命实时表面形貌控制(RTPC)技术平均去除速率一致性同步在线修整

BIT作为缓蚀剂在铜互连阻挡层CMP的应用

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半导体技术 2020年第4期45卷 298-303页

作者：齐嘉城王辰伟潘国峰黄超崔军蕊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

化学机械平坦化(CMP)过程中极易在铜表面产生碟形坑、腐蚀坑等缺陷。为了解决这些问题,提出了将苯并异噻唑啉酮(BIT)作为CMP抛光液中的表面抑制剂,研究不同质量分数的BIT在Cu CMP过程对Cu的去除速率、SiO2介质对Cu的选择性及抛光后表面... 详细信息

化学机械平坦化(CMP)过程中极易在铜表面产生碟形坑、腐蚀坑等缺陷。为了解决这些问题,提出了将苯并异噻唑啉酮(BIT)作为CMP抛光液中的表面抑制剂,研究不同质量分数的BIT在Cu CMP过程对Cu的去除速率、SiO2介质对Cu的选择性及抛光后表面形貌的影响。研究结果表明,随着BIT质量分数的增加,SiO2的去除速率基本不变,Cu的去除速率由31.6 nm·min^-1降到21.0 nm·min^-1,碟形坑深度由110 nm降到40 nm,腐蚀坑深度由85 nm降到35 nm。扫描电子显微镜(SEM)测试结果表明,Cu表面低缺陷,无明显有机物沾污。傅里叶变换红外光谱(FTIR)测试结果表明,BIT能够吸附在Cu表面,生成一层钝化膜,从而抑制了Cu的腐蚀,降低Cu的抛光速率。

关键词：化学机械平坦化(CMP) 铜(Cu) 苯并异噻唑啉酮(BIT) 缓蚀剂碟形坑

碱性抛光液中抑制剂TT-LYK对Cu/Co电偶腐蚀的影响

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半导体技术 2020年第3期45卷 206-212,235页

作者：黄超潘国峰王辰伟齐嘉城崔军蕊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

研究了在甘氨酸和H2O2体系下加入新型抑制剂2,2′-[[(甲基-1H-苯并三唑-1-基)甲基]亚氨基]双乙醇(TT-LYK)对Cu/Co电偶腐蚀的影响。由化学机械抛光(CMP)实验结果可知,随着抑制剂体积分数的不断提高,Cu的去除速率和静态腐蚀速率均大幅减小... 详细信息

研究了在甘氨酸和H2O2体系下加入新型抑制剂2,2′-[[(甲基-1H-苯并三唑-1-基)甲基]亚氨基]双乙醇(TT-LYK)对Cu/Co电偶腐蚀的影响。由化学机械抛光(CMP)实验结果可知,随着抑制剂体积分数的不断提高,Cu的去除速率和静态腐蚀速率均大幅减小,Co的去除速率和静态腐蚀速率相对Cu的变化较小,较好地保证了Cu/Co之间的去除速率选择比。动、静态Cu/Co电化学实验结果对比表明:当H2O2体积分数为0.15%,甘氨酸质量分数为1%时,在H2O2与甘氨酸之间的协同作用下,Co的标准电极电位低于Cu的,从而抑制了Co的腐蚀。加入体积分数0.1%的TT-LYK后,抑制剂与Cu反应生成致密氧化膜,抑制了Cu的腐蚀,但其对Co的影响较小,从而使Cu/Co电位差降低至4 mV,较好地抑制了Cu/Co之间的电偶腐蚀。

关键词：化学机械抛光(CMP) Cu Co 电偶腐蚀 TT-LYK

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碱性抛光液中表面活性剂对铜钽的电偶腐蚀

半导体技术 2017年第3期42卷 210-214页

作者：李月王胜利王辰伟刘玉岭李祥州河北工业大学电子信息工程学院天津300130 河北工业大学天津市电子材料与器件重点实验室天津300130

在阻挡层化学机械抛光(CMP)过程中,阻挡层材料钽(Ta)易与铜(Cu)发生电偶腐蚀。针对这一问题,通过电化学分析方法研究了碱性抛光液中非离子表面活性剂对铜钽腐蚀电位的影响;通过CMP实验研究了非离子表面活性剂对铜钽去除速率的影响。结... 详细信息

在阻挡层化学机械抛光(CMP)过程中,阻挡层材料钽(Ta)易与铜(Cu)发生电偶腐蚀。针对这一问题,通过电化学分析方法研究了碱性抛光液中非离子表面活性剂对铜钽腐蚀电位的影响;通过CMP实验研究了非离子表面活性剂对铜钽去除速率的影响。结果表明,随着非离子表面活性剂体积分数增加至9%,铜钽的腐蚀电位均降低。最终确定最佳非离子表面活性剂的体积分数为6%。此时,在静态条件下,铜钽电极之间的电位差为1 m V;在动态条件下,铜钽电极之间的电位差为40 m V,可极大地减弱铜钽电偶腐蚀。同时,铜钽的去除速率分别为47 nm·min-1和39 nm·min-1,铜钽去除速率选择比满足阻挡层CMP要求。

关键词：碱性抛光液表面活性剂铜钽电偶腐蚀电位化学机械抛光(CMP)

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ULSI铝布线化学机械抛光研究

微电子学 2012年第4期42卷 576-579,583页

作者：韩丽丽刘玉岭牛新环王如王辰伟河北工业大学微电子研究所天津300130

在分析铝的物理化学特性的基础上,对甚大规模集成电路(ULSI)铝布线化学机械抛光(CMP)机理进行研究,确定采用碱性抛光液。阐述了所选pH值调节剂的特点,探讨了其在化学机械抛光过程中的作用机理,并分析了所选表面活性剂所发挥的提高高低... 详细信息

在分析铝的物理化学特性的基础上,对甚大规模集成电路(ULSI)铝布线化学机械抛光(CMP)机理进行研究,确定采用碱性抛光液。阐述了所选pH值调节剂的特点,探讨了其在化学机械抛光过程中的作用机理,并分析了所选表面活性剂所发挥的提高高低选择比的作用。最后,对所选pH值调节剂和表面活性剂对铝化学机械抛光的影响进行了实验研究。结果表明:pH值在11.0时,去除速率最快,约为390nm/min;表面活性剂的加入对去除速率影响不大,但可以明显改善表面状态,表面粗糙度降至nm级。

关键词：甚大规模集成电路铝布线化学机械抛光抛光液

不同络合剂与pH值对钴CMP去除速率的影响

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半导体技术 2020年第7期45卷 543-549页

作者：杨云点王胜利王辰伟程远深雷双双李森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

研究不同络合剂(如甘氨酸(Gly)、柠檬酸(CA)、酒石酸(TA))在不同pH值的抛光液中对钴(Co)化学机械抛光(CMP)去除速率的影响。研究结果表明,采用不同络合剂时,随着pH值的升高,Co的去除速率均逐渐降低。当采用甘氨酸作为络合剂时,Co的去除... 详细信息

研究不同络合剂(如甘氨酸(Gly)、柠檬酸(CA)、酒石酸(TA))在不同pH值的抛光液中对钴(Co)化学机械抛光(CMP)去除速率的影响。研究结果表明,采用不同络合剂时,随着pH值的升高,Co的去除速率均逐渐降低。当采用甘氨酸作为络合剂时,Co的去除速率优于柠檬酸和酒石酸,当pH值为8时,Co的去除速率可达628 nm/min,粗糙度为1.08 nm,随着pH值由8升高到10,Co的去除速率降低到169.9 nm/min。电化学实验表明,采用不同络合剂时,随着pH值升高,开路电位逐渐变大,电荷传递电阻逐渐增大,这是由于Co表面的氧化物如四氧化三钴、氢氧化高钴增多,钝化膜逐渐加厚且更为致密,络合剂的络合作用减弱。同时,在pH值为8时,采用甘氨酸作为络合剂时,Co的开路电位为负值(-0.428 V),电荷传递电阻为0.943 9Ω,表明Co表面氧化膜薄且致密性差,更容易被腐蚀去除。

关键词：钴(Co) 络合剂化学机械抛光(CMP) 去除速率 pH值

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复合表面活性剂在铜CMP中减少缺陷的作用

半导体技术 2020年第5期45卷 396-403页

作者：王聪刘玉岭王辰伟张辉辉曾能源罗翀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

极大规模集成电路(GLSI)制造中化学机械抛光(CMP)过程中会产生很多缺陷,其会对产量和可靠性产生不利影响。研究了复合表面活性剂对划伤缺陷数量减少的作用。使用大颗粒测试仪表征抛光液中颗粒尺寸的变化,使用接触角测试仪表征抛光液的变... 详细信息

极大规模集成电路(GLSI)制造中化学机械抛光(CMP)过程中会产生很多缺陷,其会对产量和可靠性产生不利影响。研究了复合表面活性剂对划伤缺陷数量减少的作用。使用大颗粒测试仪表征抛光液中颗粒尺寸的变化,使用接触角测试仪表征抛光液的变化,通过原子力显微镜(AFM)和光学显微镜表征抛光后的铜片表面的划伤缺陷。实验结果表明,通过复配两种不同的表面活性剂,可以降低磨料大颗粒数量从25万级到15万级,实现划伤缺陷数量从4 084降低至51,表面粗糙度从4.66 nm降至0.447 nm。基于实验结果,研究并提出了复合表面活性剂影响大颗粒数量和表面润湿性,从而减少划伤缺陷的机理。对于提高工业生产晶圆的良品率具有一定参考。

关键词：复合表面活性剂划伤缺陷粗糙度大颗粒数量润湿性化学机械抛光(CMP)

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低压力Cu布线CMP速率的研究

半导体技术 2010年第8期35卷 761-763,767页

作者：刘海晓刘玉岭刘效岩李晖王辰伟河北工业大学微电子研究所天津300130

采用低介电常数材料(低k介质)作为Cu布线中的介质层,已经成为集成电路技术发展的必然趋势。由于低k介质的低耐压性,加工的机械强度必须降低,这对传统化学机械抛光(CMP)工艺提出了挑战。通过对CMP过程的机理分析,提出了影响低机械强度下C... 详细信息

采用低介电常数材料(低k介质)作为Cu布线中的介质层,已经成为集成电路技术发展的必然趋势。由于低k介质的低耐压性,加工的机械强度必须降低,这对传统化学机械抛光(CMP)工艺提出了挑战。通过对CMP过程的机理分析,提出了影响低机械强度下Cu布线CMP速率的主要因素,详细分析了CMP过程中磨料体积分数、氧化剂体积分数、FA/O螯合剂体积分数等参数对去除速率的影响。在4.33 kPa的低压下通过实验得出,在磨料体积分数为20%,氧化剂体积分数为3%,FA/O螯合剂体积分数为1.5%时可以获得最佳的去除速率及良好的速率一致性。

关键词：化学机械抛光铜布线低机械强度抛光速率

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基于STM32的便携式智能气象站设计

微型电脑应用 2023年第10期39卷 43-46页

作者：王琛玮燕并男西安石油大学电子工程学院陕西西安710065

传统气象站中人工观测的数据不精确、自动化水平低,为此提出了基于STM32单片机和ESP8266 Wi-Fi通信模块的便携式小型智能气象站方案。通过下位机和上位机两部分构成智能气象站系统,其中下位机包括以STM32F103最小系统为核心的主控器,集... 详细信息

传统气象站中人工观测的数据不精确、自动化水平低,为此提出了基于STM32单片机和ESP8266 Wi-Fi通信模块的便携式小型智能气象站方案。通过下位机和上位机两部分构成智能气象站系统,其中下位机包括以STM32F103最小系统为核心的主控器,集成气象数据采集模块、电源模块以及ESP8266 Wi-Fi通信模块。多个传感器主要用于采集气象数据,经由RS485总线输送至STM32主控器中,经过处理后再通过Wi-Fi远程传输到上位机云平台。上位机主要以云平台为依托,用来实现气象数据分析、系统数据导出、气象灾害与极端天气报警、数据可视化显示等功能。经过测试,所设计的智能气象站具有低功耗、操作简单、安全可靠、便携的特点。

关键词：智能气象站 STM32单片机 RS485总线 OneNET云平台

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