超低k介质/铜异质表面平坦化中的界面原子/分子迁移行为与损伤机制研究

批准号:
91023016
项目类别:
重大研究计划
资助金额:
58.0 万元
负责人:
郭丹
依托单位:
学科分类:
E0505.机械摩擦学与表面技术
结题年份:
2013
批准年份:
2010
项目状态:
已结题
项目参与者:
王慧、王晓春、沈攀、许振杰、王玉东、司丽娜、彭静
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中文摘要
随着集成电路制造向22nm及以下线宽发展,其表面平坦化技术也遇到前所未有的挑战,与铜互连相匹配的介电质薄膜的介电常数(k)值将达到甚至低于2.0,其极低的弹性模量(仅为铜弹性模量的30~60分之1)使得非均质表面平坦化加工时极易造成材料界面剥离、互连线损伤、表面不平整等问题,现有的化学机械抛光(CMP)技术无法实现铜互连与超低k介质材料的均匀快速去除,其核心是无法解决界面损伤问题。针对此问题,本课题从超低k介质/铜异质表面平坦化的界面原子/分子迁移行为出发,探索损伤的形成机制与影响因素,以及非均质表面平坦化中材料的原子尺度去除规律,揭示光、电、化学、机械等能量转换机制及多场耦合下界面分子迁移重构规律、异质材料原子尺度材料去除机制和损伤形成原因,探索面向22纳米及以下线宽集成电路平坦化的原子级材料去除理论及外场诱导表面原子行为控制技术。
英文摘要
本项目针对超低k介质/铜异质表面平坦化中的界面原子/分子迁移行为与损伤机制展开研究。项目主要开展了以下工作:1.采用分子动力学模拟方法,建立了低 k介质多孔二氧化硅材料的分子动力学模型,揭示了孔隙率对材料密度、弹性模量的影响规律。建立了多孔氧化硅/铜界面的分子动力学模型,从原子分子角度研究了界面孔隙率对界面结合性能的影响。2. 结合纳米压痕、划痕实验与数值模拟技术,考虑了材料的塑性变形及界面剥离模型,提出了分析Cu/低k介质多层及布线结构界面损伤的方法,采用这种方法系统研究了Cu/低k介质多层及布线结构界面损伤的形式及形成机理,定量地获得了结构中相应界面的结合强度。3. 针对集成电路22 nm线宽技术节点,建立了预测Cu/低k介质布线结构CMP过程界面剥离临界抛光下压力的计算模型,系统研究了不同CMP过程参数对界面剥离的影响,揭示了布线结构在整个Cu-CMP过程中界面剥离的形成机理。4. 采用原子力显微镜进行微观材料去除实验,深入研究了抛光液化学作用对Cu和低k介质CMP过程中机械去除的影响。5.建立了基于荧光示踪技术的纳米颗粒运动观测系统,实时观察及分析了抛光中纳米颗粒的运动规律,及抛光下压力、抛光垫转速和pH值等参数对颗粒运动的影响,分析证实了抛光过程中颗粒碰撞对材料去除作用。本项目的研究内容基本按照申请书和计划书的要求完成,达到了预定的研究目标。项目共发表期刊论文12篇,其中SCI收录11篇,ISTP收录1篇,撰写专著1本,参加国际会议并做学术报告4人次,申请发明专利1项, 培养博士生3名,硕士生3名。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1007/s00339-012-7026-z
发表时间:2012-06
期刊:Applied Physics A
影响因子:--
作者:Lina Si;D. Guo;Jianbin Luo;G. Xie
通讯作者:Lina Si;D. Guo;Jianbin Luo;G. Xie
Numerical simulation of junction point pressure during droplet formation in a microfluidic T-junction
微流控 T 形接头中液滴形成过程中接头点压力的数值模拟
DOI:10.1016/j.ces.2012.08.055
发表时间:2012-12
期刊:Chemical Engineering Science
影响因子:4.7
作者:Yan, Ying;Guo, Dan;Wen, Shizhu.
通讯作者:Wen, Shizhu.
DOI:--
发表时间:2012
期刊:中国表面工程
影响因子:--
作者:李静楠;郭丹;王元元
通讯作者:王元元
Effect of crystallographic orientation on the extrusion of silicon surface during an impact: Molecular dynamics simulation
冲击过程中晶体取向对硅表面挤压的影响:分子动力学模拟
DOI:10.1016/j.nimb.2011.09.013
发表时间:2012
期刊:Nuclear Instruments and Methods In Physics Research. Section B: Beam Interactions With Materials and Atoms
影响因子:--
作者:Ruling Chen;Jianbin Luo;Dan Guo;Xiao Hu;Ho
通讯作者:Ho
Comparison of surface damage under the dry and wet impact: Molecular dynamics simulation
干冲击和湿冲击下的表面损伤比较:分子动力学模拟
DOI:10.1016/j.apsusc.2011.10.035
发表时间:2011-12
期刊:Applied Surface Science
影响因子:6.7
作者:Ruling Chen;Min Liang;Jianbin Luo;Hong Lei
通讯作者:Hong Lei
复合微纳粒子设计及金属超精射流抛光增效机制研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58万元
- 批准年份:2021
- 负责人:郭丹
- 依托单位:
超精表面加工中基于纳米颗粒接触原子磨损的无损伤去除机理研究
- 批准号:51375255
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:85.0万元
- 批准年份:2013
- 负责人:郭丹
- 依托单位:
超光滑表面加工中纳米颗粒与表面间的微观作用机制研究
- 批准号:50775121
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:35.0万元
- 批准年份:2007
- 负责人:郭丹
- 依托单位:
国内基金
海外基金
