络合剂DTPA-5K在集成电路阻挡层CMP中的应用及机理分析

为了提高阻挡层化学机械抛光(CMP)的去除速率选择比,提出一种添加剂二乙烯三胺五乙酸五钾(DTPA-5 K),研究它在含双氧水(H2 O2)的抛光液中对材料去除速率的影响,并通过X射线光电子能谱(XPS)和离子间的相互作用分析了相关去除机理.结果表明:DTPA-5K既可作为铜(Cu)的络合剂,同时也可作为介质(TEOS)促进剂,显著地提高两种材料的去除速率.此外,抑制剂1,2,4-三氮唑(TAZ)的引入抑制了铜的去除速率而对介质无影响,进而提高了速率选择比.使用优化后的抛光液抛光后,介质和铜去除速率分别达到了107.4 nm/min和54.9 nm/min,选择比为1.96,基本符合工业要求.最后,对平坦化性能进行测试,结果显示,抛光45 s后,碟形坑深度由112.9 nm修正为55.8 nm,腐蚀坑深度由55.6 nm修正为19.7 nm,且表面粗糙度由3.35 nm降低到1.08 nm,表现出良好的抛光性能和表面质量.