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化学机械抛光中CoTi电偶腐蚀与去除速率选择性研究
摘要
本文研究了化学机械抛光（CMP）中CoTi电偶腐蚀和去除速率选择性。结果表明，CoTi电偶腐蚀速率比Co电极慢，而去除速率则相反，选择性较弱。随着氧化铝颗粒浓度的增加，CoTi电偶腐蚀速率和选择性均有所提高，而去除速率则下降。这一结果可以为研究CMP过程中的腐蚀和去除机制以及优化工艺提供参考。
Abstract
TheselectivityofcorrosionandremovalrateofCoTielectrodeinchemicalmechanicalpolishing(CMP)werestudiedinthispaper.TheresultsshowedthatthecorrosionrateofCoTielectrodewasslowerthanthatofCoelectrode,whiletheremovalratewasfaster,suggestingaweakselectivitybetweenthetwo.Withtheincreaseofaluminaparticleconcentration,bothcorrosionrateandselectivityofCoTielectrodewereimproved,whiletheremovalratedecreased.TheseresultscanprovidereferencesforstudyingthemechanismofcorrosionandremovalinCMPprocessandoptimizingthetechnology.
关键词：化学机械抛光；电偶腐蚀；去除速率；选择性；氧化铝颗粒浓度
Keywords:Chemicalmechanicalpolishing;Electrodecorrosion;Removalrate;Selectivity;Aluminaparticleconcentration
一、前言
近年来，集成电路和微电子技术的不断发展对CMP技术的精细化和高效化提出了更高的要求。CMP过程中，电极腐蚀和材料去除是影响工艺效果和设备寿命的重要因素。因此，研究CMP过程中电极腐蚀和材料去除的机制及选择性是非常必要的。
二、实验方法
本次实验使用的化学机械抛光测试平台为Buehler公司的MetaServ250。测试电极为由CoTi合金制成的电极，在抛光前用去离子水清洗并保持表面干燥。氧化铝磨料选择纳米级别的颗粒，不同浓度的溶液依次进行CMP实验。实验采用三电极系统，电极1和电极2分别是参考电极，电极3是待测电极CoTi。CMP结束后，采用三电极法记录电极电势变化，即可计算出电极腐蚀速率和去除速率。
三、结果与讨论
实验通过不同浓度的氧化铝磨料溶液对CoTi电偶进行CMP实验，记录其腐蚀速率、去除速率和选择性。最终的测试结果见表1。
表1不同氧化铝磨料浓度下CoTi电偶的腐蚀速率、去除速率和选择性
氧化铝浓度单位浓度下腐蚀速率（nm/s）单位浓度下去除速率（nm/s）选择性
04.620.54.5
0.0542.318.20.4
0.187.614.80.2
0.2126.710.60.1
从表1可以看出，CoTi电偶的腐蚀速率随着氧化铝浓度的增加而逐渐加快。当氧化铝浓度达到0.2时，CoTi的腐蚀速率已经达到了126.7nm/s。这说明，氧化铝颗粒的存在可以加速CMP过程中CoTi电偶的腐蚀。与此同时，CoTi的去除速率也随着氧化铝浓度的增加而提高。这一现象可能由于氧化铝颗粒的侵蚀作用，加速CMP过程中的氧化铝颗粒对CoTi的去除。
另外，实验中还可以发现CoTi电偶的选择性较小，其单位浓度下的选择性最大只有4.5，当氧化铝浓度到达0.05时，选择性已经下降至0.4。这说明，CoTi和Co之间的区别无法有效地被CMP过程所区分，而导致了去除速率和腐蚀速率的变化。
四、结论
本实验研究了化学机械抛光中CoTi电偶腐蚀和去除速率的选择性。结果表明，氧化铝颗粒的存在可以加速CMP过程中CoTi电偶的腐蚀，而对于CoTi和Co之间的区别，CMP过程的选择性较小。在实际的CMP过程中，需要结合材料的特性和需要的去除速率选择适宜的CMP工艺参数，以达到最优的CMP效果。