《低應力高效平坦化中的跨尺度接觸與流動行為研究》是依託大連理工大學,由周平擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：低應力高效平坦化中的跨尺度接觸與流動行為研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：周平
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對下一代極大規模積體電路製造中低強度Cu/ultralow-k結構表面的低應力高效平坦化加工要求以及目前Cu/ultralow-k結構在平坦化過程中因局部接觸壓力過大而產生材料損傷和界面剝離等嚴重問題，提出通過提高宏/微觀接觸應力均勻性及排屑效率實現兼顧低應力和高效率的平坦化加工，並展開相關基礎理論研究。採用多級微結構三維重構技術、微觀接觸力學試驗裝置、流固耦合數值模擬方法和全系統混合潤滑模型研究化學機械平坦化（CMP）中的跨尺度接觸行為和固液兩相微流動，揭示造成宏/微觀接觸應力不均的本質原因及磨屑的運動規律，最佳化巨觀結構及拋光墊微觀形貌提高真實接觸應力均勻性，並在拋光墊表面合理設計溝槽或深孔實現磨屑高效排出。通過對CMP中接觸和流動行為系統和深入地研究，提出原創性的理論模型，為CMP技術的進一步發展和新型平坦化技術的研究提供理論支撐，對提高微電子製造技術水平具有重要意義。
結題摘要
針對下一代極大規模積體電路製造中低強度Cu/ultralow-k結構表面的低應力高效平坦化加工要求以及目前Cu/ultralow-k結構在平坦化過程中因局部接觸壓力過大而產生材料損傷和界面剝離等嚴重問題，圍繞CMP過程中的宏/微觀接觸和流動行為開展了研究。重點開展了：（1）微觀尺度多級粗糙間隙內的流動行為分析方法研究；（2）拋光墊粗糙表面的接觸行為試驗與理論研究；（3）拋光過程中宏/微跨尺度流固耦合分析模型及高效高精度分析方法研究；（4）CMP工藝過程分析軟體平台開發工作，主要進展如下： （1）利用格子波爾茲曼方法研究了拋光墊與晶圓表面之間多級粗糙間隙內的流動行為，提出了多級粗糙間隙的流量因子計算方法，為晶圓尺度拋光液流動行為的研究打下了基礎。 （2）研製了可模擬CMP在位工況的真實接觸面積觀測系統，通過氣路控制，實現可控載入、脈動載入和剪力作用條件下拋光墊微觀接觸行為的觀察測量，研究了拋光墊在乾、濕環境和拋光液環境下的接觸特性，發現拋光墊在液體環境下有明顯的粘彈塑性行為。 （3）建立了多級粗糙表面的接觸力學模型，提出了將串聯模型套用於溝槽拋光墊剛度計算的新方法，對單級溝槽拋光墊、多級溝槽拋光墊、開孔拋光墊的接觸剛度進行了分析。 （4）為了研究晶圓尺度的拋光液流動和接觸壓力分布特性，建立了巨觀尺度的全系統混合潤滑模型，研究了CMP中的跨尺度接觸行為，揭示了造成宏/微觀接觸應力不均的原因，分析了拋光墊特性對接觸壓力分布的影響。 （5）通過對CMP中接觸和流動行為系統和深入地研究，提出了分析CMP過程中流固耦合行為的高效高精度分析模型，研製了相應的分析軟體，為CMP技術的進一步發展和新型平坦化技術的研究提供理論支撐。 通過本項目的研究，豐富了化學機械拋光機理研究的理論和試驗方法，對於化學機械拋光工藝技術研究具有重要意義。
