甚大规模集成电路多层布线工艺中,随着特征尺寸的降低,金属线变得更细、互连层数变得更多。在互连线中我们把铝用作金属化系统的第一层金属变得越来越普遍。更为重要的是,我们很容易把成熟的铝工艺引入到现有的半导体厂商中去。最小特征尺寸在0.35μm及以下的器件,多层布线的每一层都必须进行全局平面化。化学机械抛光CMP是目前最好的也是唯一能实现全局平面化的技术。对铝的抛光机理和抛光液的研究极有必要。 工业应用的铝抛光液均为酸性,对抛光设备腐蚀很严重,而且会引起金属离子沾污,降低了器件性能,有的还会造成环境污染。碱性抛光液,可以减小对设备的腐蚀,并且不会引入金属离子沾污。但配制碱性抛光液难点在于,一是在碱性环境下氧化性高的氧化剂不多,二是碱性环境下更容易产生沉淀。因此,还没有碱性的铝抛光液得到应用。 本文创新性的提出铝化学机械抛光机理,确立了“强化学作用、弱氧化、碱性介质、产物易溶于水→高速率、高选择;小粒径、高浓度→低损伤、高平整”的新机理模型。以15～20m硅溶胶做磨料、以不会引入金属离子的双氧水作氧化剂,利用有机碱的强络合特点来控制去除速率,并很好的避免了金属离子沾污问题。通过抛光实验,找到了以双氧水为氧化剂且浓度在2.5%～3.0%之间的最佳浓度配比;并找到了当溶液的PH值在10.8-11.2之间时,铝的抛光速率达到最大。 总之,我们所研制的抛光浆料具有无金属离子沾污、无毒无污染、胶体稳定、后清洗方便的优点。并通过抛光实验证明本文研究的碱性铝抛光液去除速率快、表面状态好,符合铝抛光的主要参数要求。