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稀有金属 2017,41(12),1359-1368 DOI:10.13373/j.cnki.cjrm.xy16080010

新型Cu/Ti/SiO₂碱性精抛液对TSV碟形坑和塌边的修正

刘俊杰 刘玉岭 牛新环 王如

河北工业大学电子信息工程学院天津市电子材料与器件重点实验室

摘 要：

研发了一种无氧化剂无抑制剂的新型碱性TSV精抛液, 通过单因素实验确定FA/O Ⅰ型非离子表面活性剂和有机胺碱的体积分数, 以使Cu/Ti/SiO₂的去除速率满足选择比。根据表面活性剂的优先吸附理论来降低碟形坑内部反应界面的能量, 同时运用大分子有机胺碱的自钝化原理来控制碟形坑的延伸, 使用HP&MP&LP工作压力模式来解决通孔边界处的塌边问题。结果表明:当抛光液中FA/O Ⅰ型非离子表面活性剂和大分子有机胺碱的体积分数分别为3.0%和1.5%时对Cu/Ti/SiO₂的选择性最好。用优化后的抛光液在TSV图形片上进行了测试并比较了不同通孔间距下碟形坑的修正能力。台阶仪检测结果显示, 优化后的抛光液对碟形坑的修正能力为1500²000 nm·min^-1, 且对间距分别为20, 40, 60和80μm的4种通孔内碟形坑的修正能力均在1500 nm·min^-1以上, 当HP&MP&LP模式中3个阶段的持续时间分别为总抛光时间的50%, 30%和20%时塌边现象得到解决。

关键词：

硅通孔;化学机械抛光;碟形坑;阻挡层;有机胺碱;

中图分类号： TN405

作者简介：刘俊杰 (1989-) , 男, 河北沧州人, 硕士研究生, 研究方向:集成电路制备技术;E-mail:Ljjswqs@163.com;;刘玉岭, 教授;电话:022-60201823;E-mail:liuyl@jingling.com.cn;

收稿日期：2016-08-08

基金：国家02重大专项 (2016ZX02301003-004-007);河北省自然科学基金项目 (E2013202247, F2015202267);天津市自然科学基金项目 (16JCYBJC16100) 资助;

Correction Ability of Novel Cu/Ti/SiO₂ Alkaline Precise Polishing Slurry on TSV Dishing and Edge Collapse

Liu Junjie Liu Yuling Niu Xinhuan Wang Ru

Tianjin Key Laboratory of Electronic Materials and Devices, School of Electronic Information Engineering, Hebei University of Technology

Abstract：

A kind of new-type alkali fine slurry without oxidizing agentor inhibitor for TSV was studied.In order to get the good selectivity of Cu/Ti/SiO₂ removal rate, the volume fraction of FA/O Ⅰ type nonionic surfactant and organic amine alkali was determined by single factor experiments.According to the theory of preferential adsorption of surfactants, the energy of the reaction interface in the dishing could be reduced, at the same time, the application of the self passivation principle of macromolecular organic amine alkali was used to control the extension of the dishing.Using HP&MP&LP working pressure mode, the problem of the edge collapse of the through hole boundary was solved.From the results, it could be seen that when the volume fractions of the FA/O type Ⅰ nonionic surfactant and the large molecular organic amine alkali were 3.0% and 1.5% respectively, the selectivity of Cu/Ti/SiO₂ was the best.The optimal polishing slurry was used to test and the correction ability of the dishing with different via pitches was compared on the TSV image.Step tester test results showed that the dishing correction ability was between 1500 and 2000 nm·min^-1, and the correction ability of the dishing were all above 1500 nm·min^-1 on the via pitches of 20, 40, 60 and 80 μm.When the durations of the HP&MP&LP model three stages were 50%, 30% and 20% of the total polishing time, the edge collapse phenomenon was solved.

Keyword：

through silicon via; chemical mechanical polishing; dishing; barrier layer; organic amine alkali;

Received： 2016-08-08

随着集成电路的发展, 传统的集成电路 (IC) 行业通过减小线宽来提高集成度, 由于物理局限性, 线宽不能无限缩小, 半导体行业不再单纯地依赖在单一芯片上集成更多的器件来提高性能, 而转向于多芯片封装^[1,2,3]。硅通孔 (through-silicon-via, TSV) 技术作为3D IC集成的核心, 能够使芯片在三维方向堆叠的密度更大, 外形更小, 电性能更好, 功耗更低^[4]。目前的TSV工艺是先刻蚀形成通孔, 然后在通孔中填注氮化硅停止层、介电层、阻挡层、种子层, 最后在通孔中填充铜实现导通, 如图1所示。

填充后多余的铜、阻挡层和介电层需要利用化学机械抛光 (chemical mechanical polishing, CMP) 方法去除并停在停止层上^[5], 而化学机械抛光工艺是目前最有效、最成熟的平坦化技术^[6]。由于硅通孔很深, 需要较长的电镀时间来把铜填满深达200μm的通孔, 会在晶圆表面淀积一层厚度为1~60μm的铜膜, 是常规互连线淀积铜膜厚度的60倍之多^[7], 必须快速去除。为使铜膜完全去除, 常需要过抛一定时间直至阻挡层全部露出, 因此TSV铜膜抛光液对铜膜/阻挡层的去除速率选择比要高才能将铜膜去除干净^[8,9], 但是通孔处铜膜下面并没有阻挡层, 过抛一定时间后便会产生碟形坑 (dishing) ^[10], 因此在接下来的TSV阻挡层CMP中要修正碟形坑。通常阻挡层和介电层抛光使用同一种抛光液在一个抛光盘上完成, 为解决碟形坑的问题, 业界尝试在抛光液中加入抑制剂 (如苯并三氮唑 (BTA) ) , 但是抑制剂会残留在阻挡层表面很难去除, 在阻挡层CMP时也会抑制钽、钛等阻挡层的去除速率, 造成阻挡层去除速率较低, 抛光时间加长, 而抛光时间过长势必造成碟形坑的延伸^[11,12]。由于TSV工艺与传统IC制造工艺不同, 业界为了提高阻挡层去除速率会尝试提高工作压力, 但是通孔处的塌边现象也因此产生, 以上问题都会造成产能的降低^[13]。图2为TSV铜膜CMP后产生的碟形坑的扫描电镜 (SEM) 图像。

图1 典型的TSV结构Fig.1 Typical structure of TSV

图2 碟形坑SEM图像Fig.2 SEM image of dishing

针对以上问题, 本文研发了一种无抑制剂、无氧化剂的新型碱性阻挡层/介电层抛光液, 主要成分为硅溶胶、FA/O I型非离子表面活性剂 (以下简称FA/O I) 、有机胺碱、无机碱和去离子水, 根据表面活性剂的优先吸附理论来降低碟形坑内部反应界面的能量, 同时运用大分子有机胺碱的自钝化原理来控制碟形坑的延伸, 使用HP&MP&LP (high down force&middle down force&low down force) 工作压力模式来解决通孔边界处的塌边问题。在TSV图形片上的检测结果证明了碟形坑和塌边现象得到了有效控制。

1 实验

1.1 材料

CMP实验均在法国Alpsitec E460抛光机上完成, 采用Rohm Haas IC1000型抛光垫。实验选用7.62 cm钛片、7.62 cm Si O₂片 (CVD薄膜, 厚度约2μm) 、7.62 cm铜光片来模拟TSV阻挡层的CMP及各材料的去除速率选择性, 最后用优化的抛光液和工艺参数在7.62 cm TSV图形片 (在12英寸TSV图形片上截取, 其中硅通孔深度200μm, 直径20μm) 上进行碟形坑修正实验。采用Ni Comp380 DLS纳米激光粒度分析仪测量抛光液中磨料的粒径和Zeta电位 (粒径测试周期5 min, Zeta电位测试周期3 min) , 用美国KLA Tencor/ANBIOS Technology公司生产的型号为XP-300的台阶仪来测试TSV图形片上碟形坑的深度, 扫描长度为0.2 mm, 精度为0.1 mg的Mettle Toledo AB204-N分析天平用来称量抛光前后7.62 cm钛片、铜片的重量。

1.2 方法

7.62 cm铜片、钛片的去除速率用公式 (1) 计算:

式中Cu, TiRR为材料去除速率 (其中CuRR为铜去除速率, TiRR为钛去除速率) ;Δm为材料抛光前后的质量差;ρ为相应材料密度 (铜密度为8.96g·cm^-3, 钛密度为4.54 g·cm^-3) ;R为材料半径;t为抛光所用时间。

通过椭圆偏振仪测量7.62 cm Si O₂片抛光前后的厚度, 其中测量膜厚时在片子上均匀选取5个点, 取点方式如图3所示, 测量抛光前后5个点处的膜厚, 5个点速率的平均值即为材料的抛光速率。

抛光速率按公式 (2) 计算:

式中Si O₂RR为Si O₂实验片去除速率;n为测量点选取的个数, 这里n=5;Pre Si O₂为抛光前第i个点 (i=1, 2, 3, 4, 5, 分别代表图3中A, B, C, D, E 5个点) 的厚度;Post Si O₂为抛光后第i个点的厚度;t为抛光时间。

抛光过程中的抛光工艺如表1所示。

图3 Si O2实验片测量点的选取Fig.3 Selection of measurement points of Si O2experimental wafer

表1 TSV CMP工艺参数Table 1 Process parameters of TSV CMP  下载原图

Slurry flow rate 100%=300 ml·min^-1

表1 TSV CMP工艺参数Table 1 Process parameters of TSV CMP

具体试验流程如下:首先, 根据前期实验的结果确定抛光液中硅溶胶和无机碱的体积分数为10%和2.8%, 而为防止通孔中的铜继续损失, 决定在抛光液中不加氧化剂, 随后考察FA/O I和有机胺碱的体积分数是否对抛光液稳定性有影响, 然后做FA/O I和有机胺碱体积分数的单因素实验, 确定出一个最佳的体积分数使得Cu/Ti/Si O₂具有合适的去除速率选择比, 最后用优化后的抛光液和表1中的工艺参数在TSV图形片上进行测试, 并比较了该抛光液对不同通孔间距下碟形坑的修正能力。

2 结果与讨论

2.1 FA/O I和有机胺碱对抛光液稳定性的影响

抛光液能够稳定是进行CMP的前提, 实验中使用的硅溶胶为二氧化硅水溶胶磨料 (原液平均粒径为80 nm, Zeta电位为-20 V) , 粒径是磨料微粒最重要的技术指标之一, 粒径的大小直接影响抛光的速率和表面质量。而Zeta电位, 是指剪切面的电位, 是表征胶体分散系稳定性的重要指标, 一旦磨料的粒径发生变化或Zeta电位偏离稳定值将直接影响CMP的效果^[14]。分别测试了抛光液中加入0.5%, 1.0%, 1.5%, 2.0%, 2.5%, 3.0%, 3.5%, 4.0%, 4.5%, 5.0%体积分数的FA/O I和有机胺碱后磨料粒径和Zeta电位的变化, 结果如图4 (a, b) 所示。

由图4可以看出, 在抛光液中加入不同体积分数的FA/O I和有机胺碱后, 磨料的粒径和Zeta电位保持稳定, 粒径变化<±0.3 nm, Zeta变化<0.1 m V, 这是由于FA/O I在水中不电离, 以分子形式存在, 并且由于它的亲水性, 在硅溶胶周围形成了较厚的水化膜, 空间电位稳定作用相对明显, 所以用非离子表面活性剂配制的抛光液稳定性较好, 而有机胺碱为大分子螯合剂多羟多胺, 主要功能为螯合金属离子, 但是加入抛光液中会增加p H值, p H越大氢氧根浓度越大, 越容易进入硅溶胶的非稳定区, 其双电层结构越容易遭到破坏 (当抛光液p H>12.4时会产生凝胶现象) , 因此严格控制抛光液中有机胺碱的含量, 使抛光液的p H值始终在12以下, 加之抛光液中的FA/O I也会将磨料包裹起来形成保护层, 所有实验中所加入的有机胺碱的含量不会影响抛光液的稳定性^[15,16]。

图4 FA/O I和有机胺碱的体积分数对磨料粒径和Zeta电位的影响Fig.4 Effect of volume fraction of FA/O I and organic amine alkali on abrasive particle size and Zeta potential

(a) Variation of particle size; (b) Variation of Zeta potential

2.2 FA/O I和有机胺碱在CMP过程中的作用机理以及Ti/Si O2的去除机制

2.2.1 表面活性剂的优先吸附

在TSV CMP过程中, 新露出的表面能量高, 活性强, 根据能量守恒定律, 它会强烈的从周围环境优先吸附一些物质 (包括新注入的抛光液) 且快速形成化学吸附, 以实现降低能量, 达到稳定状态。这时在上一步抛光时产生的碟形坑中, 新注入的抛光液就会被吸附至反应界面, 继续与通孔中新露出的铜反应, 造成碟形坑的进一步延伸。优先吸附的数学模型如式 (3) 所示:

式中t为吸附时间;f₁为吸附体表面力场的场强;f₂为吸附质表面力场的场强;r为吸附质与吸附体的间距;S为吸附质被吸附的面积;K为与介质特性和温度有关的常数^[17,18,19]。

本文使用的自主研制的FA/O I结构上为大分子离子共价键化合物, 主要成分为烷基醇聚氧乙烯醚, 其憎水基为烷基, 亲水基为醚醇基, 在水中不电离, 不受酸、碱和电解质的影响。FA/O I的强渗透性可以将已弱的化学吸附解吸, 并将被解吸物质包裹后托起, 防止其再次吸附, 而FA/O I不与新露出的铜反应, 加之其润湿铺展性能好, 便可以优先吸附至新露出的反应界面, 降低其能量, 使其始终保持易清洗的物理吸附状态, 并且不会带来二次离子污染, 新注入的抛光液会被铺展在碟形坑底部的表面活性剂托住, 阻止其与下面的铜反应, 从而减小碟形坑的延伸。FA/O I在TSV CMP过程中的优先吸附示意图如图5所示。

通孔以外的阻挡层界面上的吸附物质 (包括抛光液) 虽然也被表面活性剂托起, 但是阻挡层会与抛光垫接触, 新注入的抛光液会在机械作用下到达新露出的表面并与其产生化学反应, 由于FA/O I低的表面张力和铺展效应, 加速了反应剂与反应产物的质量传递, 从而使阻挡层金属在机械作用和化学作用的协同作用下被快速去除。

2.2.2 有机胺碱的自钝化

有机胺碱为市售大分子螯合剂 (化学式简写为R- (NH₂) ₄, R代表四个胺基和十六个羟基) , 有机胺碱兼有络合剂、螯合剂的作用 (可以螯合图形片表面污染的重金属离子Cu²⁺, Fe³⁺等) , 也可以作为p H缓冲剂, 实现了一剂多功能的目的, 有机胺碱化学式如图6所示。

图5 优先吸附示意图Fig.5 Schematic diagram of preferential adsorption

图6 有机胺碱化学式Fig.6 Chemical formula of organic aminealkali

当抛光液中的有机胺碱到达反应界面时也会像表面活性剂一样铺展开来, 由于大分子有机胺碱的化学势很高, 需在高机械动能条件下才能起反应, 因此高处的阻挡层表面形成的有机胺碱钝化层会在机械条件下被破除, 使得抛光液及时与新露出的表面反应, 从而会快速去除阻挡层, 而碟形坑内部的铜不能克服化学反应势垒而自钝化, 使得阻挡层以及介电层的去除速率高于碟形坑内部铜的去除速率, 从而控制碟形坑的延伸并实现平坦化。

2.2.3 Ti/Si O2的去除机制

在Ti CMP过程中, 空气中的少量O₂会溶入抛光液中将Ti氧化为Ti O₂, 抛光液中的有机胺碱会先发生水解反应, 反应如式 (4) :

在CMP条件下, Ti O₂会与有机胺碱水解出的OH^-反应生成 (Ti O₃) ^2-, 如式 (5) 和 (6) :

最后有机胺碱的水解产物[R- (NH₃) ₄]⁴⁺会与 (Ti O₃) ^2-反应, 生成可溶于水的钛胺络合物, 并随着抛光液的流动被带离反应表面, 从而达到去除Ti的目的^[20]。

在Si O₂CMP过程中, 抛光液中的去离子水会到达Si O₂与抛光液的固—液反应界面并将Si O₂分子羟基化, 键能较强的Si-O键被转化为键能较弱的Si-OH键, 反应如式 (7) :

生成的Si (OH) ₄层为软质层, 且p H>10时在水中的溶解度增大, 同时高的机械动能使得Si-O键加速断裂以促进其转化为Si-OH键, 并继续转化为Si (OH) ₄软质层, 使其容易被机械磨除并达到去除Si O₂的目的^[21]。

2.3 FA/O I和有机胺碱对Cu/Ti/Si O2速率选择性的影响

业界要求Cu/Ti/Si O₂的去除速率选择比小于1∶2∶3, 其中Cu的速率越慢越好, Si O₂的速率越快越好, Ti的速率适中, 为满足以上要求, 将体积分数为10%和2.8%的硅溶胶和无机碱 (KOH) 配制成抛光液 (p H=10.88) , 测试抛光液中加入0.5%, 1.0%, 1.5%, 2.0%, 2.5%, 3.0%, 3.5%, 4.0%, 4.5%, 5.0%体积分数的FA/O I后对Cu/Ti/Si O₂的去除速率选择性, 结果如图7所示。

从图7中可以看出, 不同体积分数的FA/O I对Cu/Ti/Si O₂的去除速率选择性并没有影响, 但是Ti和Si O₂的去除速率都随着FA/O I体积分数的增加先升高后降低, 而Cu的去除速率保持不变。原因是FA/O I的p H为中性, 且不与各个材料反应, 之所以Ti和Si O₂的去除速率先升高后降低, 是因为FA/O I的润湿铺展性能好, 随着其体积分数的增加, 反应界面处抛光液的流动性增强、质量传递加快, 使得反应产物被迅速带离表面且将新的抛光液带入到反应表面, 因此速率上升, 但是当FA/O I的体积分数大于3%以后, 其润湿铺展性能也变强, 使得新注入的抛光液有一部分还未来得及反应就被带离了反应界面, 同时被抛材料和抛光垫之间的摩擦力减小, 机械作用减弱, 因此速率略有降低;由于抛光液中不含氧化剂且为碱性、虽然空气中的少量氧会溶入抛光液中与铜反应生成Cu_xO, 进而生成的Cu (OH) ₂在碱性条件下不溶于水, 只能靠单一的机械作用磨除, 因此铜的速率极低。由于FA/O I的体积分数为3%时Ti和Si O₂的去除速率最快, 考虑到生产效率和生产成本, 在接下来的试验中选择FA/O I的体积分数为3%。

图7 FA/O I的体积分数对Cu/Ti/Si O2去除速率选择性的影响Fig.7 Effect of volume fraction of FA/O I on Cu/Ti/Si O2re-moval rateselectivity

将体积分数为10.0%, 2.8%和3.0%的硅溶胶、无机碱和FA/O I配制成抛光液, 测试抛光液中加入0.5%, 1.0%, 1.5%, 2.0%, 2.5%, 3.0%, 3.5%, 4.0%, 4.5%, 5.0%体积分数的有机胺碱后对Cu/Ti/Si O₂的去除速率选择性 (随着有机胺碱体积分数的增加, 抛光液的p H值由10.88增加到11.60) , 测试结果如图8所示。

从图8中可以看出, 随着抛光液中有机胺碱体积分数的增加Ti和Si O₂的去除速率基本不变, 而Cu的去除速率却先快速升高随后略有降低, 原因是在CMP过程中生产的Cu (OH) ₂存在着微弱的电离平衡, 在CMP条件下, 有机胺碱中的螯合环可以迅速捕获Cu (OH) ₂电离出的Cu²⁺, 生成可溶于水的铜胺络离子, 从而使铜的去除速率上升, 但是空气中只有少量氧溶入抛光液中将铜表面氧化, 当有机胺碱的体积分数达到3.5%以后, 铜表面的有机胺碱达到饱和, 再增加有机胺碱的体积分数会增加抛光液的粘度, 导致反应表面的质量传递变差, 反应生成的产物不能及时运走, 堆积在铜的表面, 从而反应速率减慢, 铜的去除速率降低^[22]。考虑到铜的速率越低越好, 且要利用有机胺碱在碟形坑内部形成自钝化薄膜来阻止碟形坑的延伸, 确定抛光液中有机胺碱的体积分数为1.5%。图9 (a) , (b) 是测试的抛光液中同时加入3%体积分数的FA/O I和1.5%体积分数的有机胺碱后磨料的粒径和Zeta电位, 可以看出磨料的粒径和Zeta电位都保持稳定。

图8 有机胺碱的体积分数对Cu/Ti/Si O2去除速率选择性的影响Fig.8 Effect of volume fraction of organic amine alkali on Cu/Ti/Si O2removal rate selectivity

2.4 TSV碟形坑的修正

将体积分数为10.0%, 2.8%, 3.0%和1.5%的硅溶胶、无机碱、FA/O I和有机胺碱配制成抛光液并用去离子水补至1 L, 在铜膜已去除且产生碟形坑的TSV图形片上进行测试并比较了FA/O I和有机胺碱对间距分别为20, 40, 60, 80μm的4种通孔内碟形坑的修正能力, 台阶仪测试结果如图10 (a~d) 所示。

图9 抛光液中同时加入3%体积分数的FA/O I和1.5%体积分数的有机胺碱后磨料的粒径分布和Zeta电位Fig.9Particle size distribution and Zeta potential of abrasive particles after addition of 3%FA/O I and 1.5%organ-ic amine alkali

(a) Partical size distribution; (b) Zeta potential

从图10中可以看出, 上一步工艺中产生的碟形坑深达350~500 nm, 抛光60 s后, 碟形坑修正了150~200 nm, 此时Ti阻挡层已全部去除, 而露出的介电层去除速率>300 nm·min^-1, 继续抛光介电层60 s后, 碟形坑得到了有效修正, 残余碟形坑深度<20 nm, 并且有3%体积分数FA/O I和1.5%体积分数有机胺碱的抛光液对不同间距的碟形坑的修正能力均超过150 nm·min^-1, 且间距越小, 碟形坑修正得越快。这是由于通孔以外的阻挡层和介电层在机械作用和化学作用的协同作用下快速去除, 而通孔内的FA/O I不与新露出的铜反应, 并且降低了碟形坑内部反应界面的能量, 同时大分子有机胺碱在碟形坑内部形成钝化薄膜阻止了碟形坑的延伸。间距越小碟形坑修正得越快的原因是, 通孔间距越小, 单位面积内通孔占的面积越大, 通孔以外介质 (阻挡层和介电层) 的总面积越小, 而此面积范围内的晶圆承受的工作压力恒定, 因此通孔以外介质的总面积越小分散到通孔之间介质上的压力就越大, 压力越大介质去除速率越快, 使得碟形坑修正速度加快。

2.5 通孔边界处塌边问题的解决

前期实验中当工作压力为0.580 k Pa时阻挡层的去除速率最高, 但是通孔处的塌边现象也因此产生, 从图10中可以看出在通孔开口处的直径均大于通孔本身的直径, 这因为压力过大时通孔处的抛光垫被压变形, 造成通孔开口处塌边, 图11为塌边现象示意图。

为解决此问题, 直接降低压力是行不通的, 因为压力降低, 阻挡层和介电层材料的去除速率也会降低, 造成生产效率降低, 产能下降, 图12为工作压力与Ti/Si O₂去除速率的关系。当压力由0.580 k Pa降至0.280 k Pa后, Ti的去除速率损失21.2%, Si O₂的去除速率损失20.3%。

因此实验采用HP&MP&LP工作压力模式, 即高压 (0.580 k Pa) +中压 (0.435 k Pa) +低压 (0.290 k Pa) 的模式, 3个阶段的持续时间分别为总抛光时间的50%, 30%和20%。经计算, HP&MP&LP工作压力模式与0.580 k Pa模式相比, Ti的去除速率仅损失9.1%, Si O₂的去除速率仅损失7.6%, 并且塌边问题基本得到解决, 台阶仪检测结果如图13 (a~d) 所示, 从图13中可以看出通孔开口处近无塌边现象产生^[23]。

图1 0 FA/O I和有机胺碱对碟形坑的修正能力Fig.10 Correction ability of FA/O I and organic amine alkali on dishing in different via pitch

(a) TSV pitch:20μm; (b) TSV pitch:40μm; (c) TSV pitch:60μm; (d) TSV pitch:80μm

图1 1 塌边现象示意图Fig.11 Schematic diagram of edge collapse phenomenon

图1 2 工作压力对Ti/Si O2去除速率的影响Fig.12 Effect of working pressure on removal rate of Ti/Si O2

图14为通孔处碟形坑被修正后的SEM图像。

图1 3 HP&MP&LP工作压力模式下碟形坑的修正Fig.13 Correction of dishing in HP&MP&LP working pressure mode

(a) TSV pitch:20μm; (b) TSV pitch:40μm; (c) TSV pitch:60μm; (d) TSV pitch:80μm

图1 4 碟形坑修正后的SEM图像Fig.14 SEM image of dishing after correction

3 结论

1.抛光液中FA/O I和有机胺碱的体积分数对磨料的粒径和Zeta电位没有影响, 用体积分数为10.0%, 2.8%, 3.0%和1.5%的硅溶胶、无机碱、FA/O I和有机胺碱配制成的抛光液对Cu/Ti/Si O₂的去除速率选择性最好。

2.根据表面活性剂的优先吸附理论和大分子有机胺碱的自钝化原理成功控制了碟形坑的延伸并在阻挡层CMP后修正了碟形坑, 且对间距分别为20, 40, 60, 80μm的4种通孔内碟形坑的修正能力均在1500 nm·min^-1以上, 通孔间距越小碟形坑修正速度越快。

3.使用HP&MP&LP工作压力模式解决了通孔开口处的塌边现象。

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