化学机械抛光中Si/Cu/Ta/low-k界面剥离和断裂特性研究

摘要：

超大规模集成电路随着布线层数增加和线宽的缩小,low-k材料的介电常数进一步降低,多孔low-k材料力学性能随之降低,使得晶圆在化学机械抛光(Chemical mechanical polishing,CMP)中面临的主要问题是Cu/Ta/low-k或者超低k材料的界面剥离.针对Si/Cu/Ta/low-k在CMP过程中的承载特性,建立单层布线和多层布线体系的界面力学模型,采用断裂力学理论和有限元法研究Si/Cu/Ta/low-k界面在CMP过程中界面的应力分布规律和界面裂纹的断裂强度.采用能量释放率来描述裂纹的扩展情况,根据界面裂纹能量释放率数值计算方法对裂纹长度、材料性质及不同的布线层数对裂纹扩展时的界面断裂/剥离特性进行仿真分析,得到界面应力分布、能量释放率、相位角与裂纹长度、材料性能、布线层数之间的关系变化曲线.结果表明:随着low-k力学性能降低和布线层数增加,裂纹能量释放率升高,界面裂纹更容易扩展.

关键词：能量释放率、界面裂纹扩展、相位角、化学机械抛光

所属期刊栏目：48

分类号：TN305(半导体技术)

资助基金：国家重点基础研究发展计划973计划,2009CB724201;清华大学摩擦学国家重点实验室开放基金SKLTKF09B08;山西省青年科学基金2010021023-4;山西省优秀研究生创新20093097

在线出版日期：2012-04-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：26-31,39