以脈衝式電化學拋光技術進行銅鑲嵌結構平坦化與其機制研究

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Title:	以脈衝式電化學拋光技術進行銅鑲嵌結構平坦化與其機制研究
Other Titles:	Pulse Electrochemical Polishing for Planarization of Copper Damascene Structures and Its Mechanisms
Authors:	蔡子萱
Contributors:	淡江大學化學工程與材料工程學系
Keywords:	電化學平坦化;銅製程;阻障層;電化學阻抗譜;極化曲線
Date:	2007
Issue Date:	2009-03-16 15:16:03 (UTC+8)
Abstract:	在IC 製程進入奈米線寬世代後，原本的平坦化技術－化學機械研磨（CMP）所帶來的表面缺陷、污染、後清洗與費時等問題愈形嚴重；加上為了增加元件速度，許多超低介電常數的物質紛紛被研發出來以取代二氧化矽。由於低介電常數材料具多孔性且機械性質差，使得CMP 製程面臨重大的挑戰。因此以電化學平坦化技術取代CMP 的想法漸漸受到重視；而由於電化學拋光方法的無應力作用、高移除速率、少廢液產生、不需添加研磨粒子，以及不會在待磨物表面產生刮痕的特性，應該能達成整合超低介電常數材料的要求。近三年吾人針對電化學平坦化議題已作的研究，涵蓋了電解液組成、溫度、黏度的分析，電化學平坦化鍍銅晶圓機制的討論，以及質傳效應等。但是當實驗進行至佈滿圖案的鍍銅晶圓拋光時，會發生銅層在到達質傳控制區之前的溶解過快，以及拋光後的銅粒殘留，因此吾人將改採脈衝式的電化學作用進行拋光，以較低的溶解速率來達成質傳控制拋光。此外，考量銅層去除後，暴露出的介電層對阻障層移除階段時施加的應力非常敏感，因此阻障層的電化學拋光研究亦非常重要。故本次提出的兩年期研究計畫中，預期在第一年將以脈衝式電化學拋光銅與其反應機制之研究為主，相關的機械力搭配亦將有所討論，期望藉由脈衝式電力作用與不同機械力施加方式的配合能提昇平坦效率；在第二年則將探討電化學拋光阻障層的機制，並分析在大面積拋光時需施加低應力研磨的時機，以搭配不同性質電解液的使用。本研究期望能藉由電化學極化與阻抗技術來分析出最適研磨液組成、最適操作條件，以及反應與質傳之機制，期盼其成果能整合銅與阻障層的電化學平坦化製程，或作為製程操作與改善的依據。
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