随着集成电路(IC)产业的飞速发展,IC特征尺寸不断缩小,硅片尺寸不断增大,IC工艺变得越来越复杂和精细。这对芯片内部层间介质的表面质量提出了更高的要求,要求介质层表面必须进行全局平坦化,而传统的抛光工艺已不能满足要求。化学机械抛光(CMP)是目前唯一能够实现芯片全局平面化的实用技术和核心技术,正广泛地应用于IC制造中。然而,由于其工艺的复杂性,人们对CMP机理以及抛光液的作用仍缺乏深入的认识,许多方面还需要进行深入地研究。在CMP过程中,抛光液对被加工表面具有化学腐蚀和机械研磨的双重作用,对抛光效果产生重要影响,但目前仍存在诸如金属离子污染、分散性差、材料去除率低等问题。 本论文以二氧化硅介质层CMP抛光液配方为研究方向,在介绍、分析抛光液的材料去除原理和特点以及总结前人研究成果的基础上,以提高抛光液的材料去除率、降低抛光液中金属离子含量和改善抛光液分散性为目标,进行了抛光液配方选择和优化方面的理论和试验研究,找到了较好的抛光液成分和配方,研制出了性能良好的抛光液。 本文首先通过对抛光机理的研究,找到了影响抛光质量的主要因素,并针对这些因素制定了抛光液成分选择和配方优化的试验方案。然后,讨论了抛光液各成分的作用原理,以UNIPOL1502型研磨抛光机为试验平台,进行了抛光液成分选择的单因素试验,通过试验选出了较适合二氧化硅介质层抛光的无机碱、有机碱、纳米磨料、表面活性剂以及添加剂等主要成分。接着,以单因素试验选出的主要成分为基础,又进行了配方优化和pH值性能优化试验,研究了抛光液各成分含量和pH值对抛光效果的影响规律,得到了抛光效率较高,性能良好的抛光液。 研究成果为提高抛光液的抛光质量、材料去除率以及改善抛光液性能,提供了系统的研究方法和丰富的试验结论,对进一步完善超大规模集成电路层间介质的平坦化技术具有重要指导意义。