极大规模集成电路铜互连平坦化新原理及其应用研究-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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极大规模集成电路铜互连平坦化新原理及其应用研究

项目名称：极大规模集成电路铜互连平坦化新原理及其应用研究
项目类别：国家杰出青年科学基金
批准号：50825501
申请代码：E0505
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2009-01-01-2012-12-31

项目负责人：路新春
负责人职称：研究员
依托单位：清华大学
批准年度：2008

中文摘要：

申请者近年来针对计算机硬盘系统的微纳米摩擦学研究在理论和应用方面取得重要进展，研究内容包括磁头和磁盘纳米级高精表面抛光、磁头读写薄膜材料和磁盘超薄保护膜制备及性能测试、磁头磁盘纳米间隙气体薄膜润滑等，其中磁盘化学机械抛光技术指标达到国际领先水平，磁头纳米表面高精抛光技术为企业带来约2亿元经济效益；获省部级科技成果奖4项，获授权发明专利5项，2002年入选教育部跨世纪优秀人才培养计划；发表论文70余篇，其中被SCI收录40篇、SCI被他引101次，被EI收录56篇，在国际国内作特邀专题报告6次；负责国家自然科学基金面上项目4项、973课题1项、国际合作项目3项，承担国家自然科学基金重点和重大项目各1项，参加973课题1项；担任Journal of Bionics Engineering编委,IFToMM国际摩擦学技术委员会秘书。主要研究领域为微纳米摩擦学、微纳表面制造、表面工程。

中文主题词：大规模集成电路；化学机械平坦化；低k介质；铜互连；

英文摘要：

Large scale integrated circuit；CMP；Low k dielectric；Copper interconnection；

英文主题词： Large scale integrated circuit；CMP；Low k dielectric；Copper interconnection；

结论摘要：

本项目针对大规模集成电路制造中低k介质铜互连平坦化这一技术难题，以300mm晶圆、45nm及以下节点的铜/低k介质互连平坦化新原理和技术为目标，对超低下压力(<0.5psi)化学机械抛光(CMP)样机、材料去除机理与模型、平坦化工艺与技术进行了系统研究。在理论方面取得了创新性成果，在装备与工艺方面取得了具有自主知识产权的技术，已完成所有研究计划，取得以下主要成果（1）研制出分区压力可控的抛光头，实现了0.1psi超低压力的稳定可控；在此基础上研制出300mm晶圆超低压力CMP样机；采用分区压力控制技术，实现超低压力全晶圆面形可控抛光，建立了300mm晶圆平坦化实验平台。（2）从晶圆与抛光垫全局相互作用的角度，初步研究了300mm晶圆全局平坦化机理及其影响因素。分析了接触应力分布对平坦化均匀性的影响规律；通过CMP过程流体润滑行为的研究，揭示了流体压力的分布规律与机理、流体压力受工艺参数的影响规律及其对接触压力的影响。（3）从纯机械作用、纯化学作用、化学促进机械作用和机械促进化学作用四个方面，建立了CMP过程中考虑化学与机械交互作用的材料去除理论模型。通过实验研究对模型进行了验证，从而揭示了CMP过程化学与机械交互作用机理。（4）结合CMP样机探索了铜CMP工艺，系统研究了抛光垫、抛光液以及抛光工艺参数对材料非均匀去除的影响规律和作用机理；研究了碟形凹陷和腐蚀等铜CMP缺陷的形成规律及控制方法，逐步形成了300mm晶圆铜CMP的成套工艺，采用该套工艺的CMP装备在关键技术指标上已经达到国际同类产品先进水平。本研究解决了低k介质铜互连平坦化的关键理论和技术问题，有力地促进了我国在该领域技术水平的提升。

成果综合统计