栾晓东
- 作品数：11 被引量：29H指数：4
- 供职机构：河北工业大学信息工程学院微电子技术与材料研究所更多>>
- 发文基金：国家中长期科技发展规划重大专项河北省自然科学基金天津市自然科学基金更多>>
- 相关领域：电子电信更多>>
- 基于Arrhenius方程研究活性剂对铜CMP粗糙度的影响被引量：4
- 2016年
- 选用非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO),通过自制的碱性铜抛光液,在E460E机台上研究不同体积分数活性剂对铜化学机械抛光(CMP)效果的影响。利用原子力显微镜(AFM)观察抛光后铜表面粗糙度,采用接触角测试仪测试不同的抛光液在铜表面的接触角。结果表明:铜抛光速率随着活性剂体积分数的增加呈缓慢降低趋势,加入活性剂可显著降低抛光后铜表面粗糙度。当加入体积分数3.0%的活性剂时,铜抛光速率从678.096 nm/min降低到625.638 nm/min,同时铜表面粗糙度从10.52 nm降低到1.784 nm,接触角从28.33°降低到12.25°。活性剂分子优先吸附在抛光后铜表面形成一层分子膜,表面粗糙度降低的根本原因是该分子膜增加了化学反应的活化能以及提高了抛光液的润湿性。基于Arrhenius方程,从活化能和温度两个参数阐述活性剂降低铜表面粗糙度的机制。
- 栾晓东牛新环刘玉岭闫辰奇赵亚东王仲杰王辰伟
- 关键词：表面粗糙度活化能接触角
- 阻挡层CMP中表面活性剂对抛光效果的影响被引量：3
- 2014年
- 研究了阻挡层在化学机械抛光过程中表面活性剂的作用。利用5种活性剂体积分数不同的抛光液对3英寸(1英寸=2.54 cm)Cu/Ta/SiO2光片进行抛光。通过抛光前后质量变化可得各晶圆片的抛光速率,再对12英寸布线晶圆片进行抛光,利用台阶仪测量抛光前后碟形坑大小的变化,最后利用原子力显微镜对抛光后布线晶圆片的表面形貌进行测试。研究表明抛光液中活性剂体积分数不同会引起抛光速率的变化,也会影响碟形坑的修正效果。当抛光液中活性剂体积分数达到2.0%时,修正值达到85.6 nm/min,优于其他活性剂体积分数时的修正值。另外,活性剂体积分数的增加有助于降低抛光后晶圆表面的粗糙度。活性剂体积分数小于3.0%时,粗糙度随着活性剂体积分数的增加而降低。这一发现可以对配制抛光液时活性剂体积分数的确定起到一定的参考作用。
- 李若津王胜利栾晓东刘桂林张玉峰
- 关键词：表面活性剂阻挡层
- 碱性阻挡层抛光液各成分对CMP的影响被引量：5
- 2014年
- 为实现图形片的全局平坦化,通过研究碱性阻挡层抛光液各成分对铜和介质(TEOS)去除速率的影响,遴选出一种碱性阻挡层抛光液。在此抛光液基础上添加不同质量分数的盐酸胍,对钽光片进行抛光,选出满足要求的抛光液,并在中芯国际图形片上验证此抛光液的修正能力。实验表明,当磨料质量分数为20%、盐酸胍质量分数为0.3%、I型螯合剂(FA/O I)体积分数为1%、非表面活性剂体积分数为3%时,钽和TEOS去除速率之和是铜去除速率的3.3倍,此种碱性阻挡层抛光液对钽的去除速率为42 nm/min,各项参数均满足工业要求。与商用酸性、碱性抛光液相比,该抛光液对碟形坑和蚀坑有更好的修正能力。
- 刘桂林刘玉岭王辰伟栾晓东李若津
- 关键词：去除速率
- 不同络合剂对铜布线CMP抛光液性能的影响被引量：4
- 2018年
- 分别选用FA/O螯合剂和甘氨酸作为络合剂配置铜布线CMP抛光液,研究对比了两种抛光液的抛光速率、静态腐蚀溶解速率、平坦化以及稳定性。速率实验表明,抛光液中加入FA/O螯合剂和甘氨酸都可以显著提高铜的抛光速率,基于甘氨酸配置的抛光液静态腐蚀溶解速率为335.1 nm,明显高于基于FA/O螯合剂配置的抛光液（89.2 nm）。平坦化实验表明,基于甘氨酸配置的抛光液对铜线条高低差的修正能力差,需要加入缓蚀剂,而基于FA/O螯合剂配置的无缓蚀剂碱性抛光液能够有效修正铜线条高低差。稳定性实验表明,基于FA/O螯合剂配置的无缓蚀剂碱性铜抛光液稳定时间只有1天,而基于甘氨酸配置的碱性铜抛光液稳定时间为5天。通过实验研究发现,抛光液中FA/O螯合剂与H2O2发生化学反应也是导致抛光液不稳定的原因。
- 刘国瑞刘玉岭栾晓东王辰伟牛新环
- 关键词：平坦化甘氨酸缓蚀剂
- 以化学作用为主的碱性抛光液对GLSI多层铜布线平坦化的研究
- 极大规模集成电路（GLSI）的不断发展,对化学机械抛光（CMP）提出了更严峻的要求:低机械强度、低粗糙度、高平整度、高洁净度。商用抛光液加入BTA（苯并三唑）实现平坦化,导致机械作用力强、清洗困难、易腐蚀设备且成本高。研...
- 栾晓东
- 关键词：化学机械抛光碱性抛光液
- 文献传递
- 铜/钽/绝缘介质用碱性化学机械抛光液的优化被引量：3
- 2016年
- 在工作压力2 psi,抛光头转速55 r/min,抛光盘转速60 r/min,流量150 m L/L,温度22.7°C的条件下,采用一种不含H_2O_2的碱性抛光液对Cu、Ta、SiO_2绝缘介质3种材料进行化学机械抛光(CMP)。通过研究抛光液中SiO_2磨料粒径和用量、FA/O II型螯合剂和非离子型表面活性剂用量对3种材料去除速率的影响,得到了高选择性的阻挡层抛光液:SiO_2粒径为50 nm的浆料20%(质量分数),FA/O II型螯合剂0.15%(体积分数),表面活性剂3%(体积分数)。该抛光液的SiO_2/Ta/Cu去除速率之比为3.4∶1.6∶1.0。采用该抛光液抛光后,铜的表面粗糙度由5.18 nm降至1.45 nm,碟形坑和蚀坑分别由116 nm和46 nm降至42 nm和24 nm。
- 张文倩刘玉岭王辰伟高娇娇栾晓东
- 关键词：铜钽化学机械抛光去除速率
- 新型碱性抛光液化学作用对铜的去除机理被引量：2
- 2016年
- 研究了新型碱性铜布线抛光液的化学作用。通过改变FA/O螯合剂以及氧化剂H2O2的体积分数,分析了不同体积分数的FA/O螯合剂和氧化剂H_2O_2条件下对铜抛光速率、腐蚀电流以及静态腐蚀速率的影响。实验表明,铜膜去除的主要化学作用来自于螯合剂与氧化剂的协同作用。在相同的螯合剂和氧化剂体积分数下,对比铜静态腐蚀速率与抛光速率,结果表明在没有机械抛光的条件下,氧化膜钝化效应更强。当螯合剂的体积分数一定,改变双氧水的体积分数,铜抛光速率和腐蚀电流变化规律相同,且在双氧水体积分数为0.5%时,两者速率最高。表明铜膜的腐蚀性、钝化性与铜抛光速率存在一致性。通过改变和优化螯合剂和氧化剂组分,可以实现在低机械作用条件下铜布线高抛光速率平坦化。最后通过电化学阻抗谱分析了铜氧化膜的形成动力学。
- 赵亚东刘玉岭栾晓东
- 关键词：抛光速率腐蚀速率
- GLSI铜布线碱性抛光液中磨料的稳定性
- 2017年
- 在铜化学机械抛光中硅溶胶作为磨料起到重要的机械作用。但硅溶胶本身存在热力学上的不稳定性和动力学上的稳定性。研究了pH值、甘氨酸质量分数以及硅溶胶质量分数对抛光液中硅溶胶的粒径和Zeta电位的影响。结果表明,硅溶胶稳定性影响主要表现在pH为10.5时,体系具有最大的Zeta电位。甘氨酸质量分数在小于2%和硅溶胶质量分数小于5%时,有利于胶体的稳定性。利用DLVO理论和空位稳定理论对实验现象进行分析,研究了硅溶胶稳定机理。根据稳定性结论,优化抛光液组分,得到抛光速率稳定的碱性铜布线抛光液,稳定时间超过14天。
- 赵亚东刘玉岭栾晓东闫辰奇王仲杰
- 关键词：ZETA电位稳定性
- CMP中新型碱性阻挡层抛光液的性能被引量：3
- 2015年
- 介绍了一种不含腐蚀抑制剂苯并三氮唑(BTA)和氧化剂的弱碱性阻挡层抛光液。通过测量抛光液的pH值、Zeta电位、黏度、粒径大小及粒径分布随放置时间的变化来研究抛光液的稳定性;该抛光液与商业阻挡层抛光液进行比较,通过测试抛光后的晶圆表面状态,发现该抛光液有利于化学机械抛光(CMP)后清洗;在E460E机台上研究抛光液中各种成分(磨料、FA/O螯合剂)和抛光液pH值对Cu,Ta和SiO2去除速率选择比的影响。实验研究结果表明该弱碱性阻挡层抛光液使用保质期长达一个月以上并且利于CMP后清洗,抛光后的晶圆表面无氧化铜结晶和BTA颗粒。抛光实验结果显示磨料、FA/O螯合剂和pH值对Cu,Ta和SiO2去除速率选择比有不同的影响,其中影响最大的是磨料质量分数。
- 栾晓东刘玉岭王辰伟高娇娇张文倩
- 关键词：阻挡层选择比
- 300mm硅晶圆粗抛速率优化被引量：4
- 2016年
- 针对直径300 mm硅晶圆的粗抛,研究了不同稀释比例的FA/O型硅片粗抛液对硅去除速率的影响,发现按1∶30的体积比稀释时硅片背面去除速率偏低。通过深入分析1∶30的稀释体积比下温度与硅去除速率的关系,对抛光液和工艺进行调整优化,提高了硅片去除速率。优化结果表明,硅晶圆背面和正面抛光的启动温度和最高温度均上升了约1℃,同时5.5 min内背面去除量由3.34μm增至3.67μm,15 min内正面去除量由10.075μm提高到12.285μm,均满足工业要求。进而对抛光液循环使用寿命进行了验证,结果表明FA/O型硅粗抛液使用寿命可达300 min,有利于降低生产成本。
- 张文倩刘玉岭王辰伟洪姣王娟栾晓东
- 关键词：硅晶圆温度使用寿命
