40nm BSI CMOS Image Sensor预览

能在随后的光刻步骤中充当掩模缺陷，直接影响 CMOS 图像传感器的工艺良率 [P4]。

在之前的 Cu 及阻挡层 CMP 过程中，表面会持续被苯并三氮唑 (BTA) 等有机腐蚀抑制剂钝化，以防止铜发生不可控的各向同性湿法刻蚀 [P1]。BTA 与表面铜原子配位，形成 Cu(I)-BTA 聚合物钝化膜 [P1]。尽管该薄膜对于在 CMP 过程中实现全局平坦化且不产生局部腐蚀至关重要，但它会留下难以去除的厚重疏水有机残留物 [P1]。此外，阻挡层 CMP 步骤中使用的胶态二氧化硅磨料倾向于因范德华力吸引而团聚，产生强烈附着在晶圆上的大颗粒 [P4]。

CMP 后清洗工艺依赖于机械刷洗（以克服颗粒附着力）与专用化学混合物（以溶解 Cu-BTA 复合物并悬浮颗粒）的结合 [P1]。清洗化学品通常包含络合剂和 pH 调节剂，旨在剥离有机层，同时对 Cu 表面进行轻微氧化以形成可受控去除的自然氧化膜 [P1]。清洗化学品的选择取决于在残留物去除效率与保持抛光互连几何形状之间取得平衡的需求 [P3]。腐蚀性过强的化学清洗可能会加剧金属碟形凹陷（dishing），这会直接减小导电截面积并增加互连电阻 [P3]。

为缓解有机残留物的挑战，先进的 CMP 配方可能会用 5-甲基苯并三氮唑 (MBTA) 取代传统的 BTA，后者能在较低浓度下提供有效的腐蚀抑制，并留下一层在后续清洗步骤中更容易去除的钝化层 [P1]。此外，在清洗液或之前的抛光液中引入非离子分散剂，可以在二氧化硅颗粒周围提供空间位阻，防止其重新团聚，并减少软铜表面的划痕缺陷 [P4]。清洗系统还通过确保去除的金属离子被充分螯合来防止交叉污染，从而防止它们重新沉淀在介质区域 [P4]。

对于 40nm BSI CMOS 图像传感器而言，BEOL 尺寸的微缩使得该工艺对颗粒缺陷以及碟形凹陷和腐蚀（erosion）等几何偏差极其敏感 [P2]。随着线宽和间距缩小至 纳米尺度，即使是纳米级的导电残留物或未去除的抛光液团聚物也可能桥接相邻互连线，导致灾难性的短路 [P2]。因此，CMP 后清洗必须在实现近乎完美的缺陷去除的同时，严格限制 Cu 互连与 Ta 基阻挡层之间的任何电偶腐蚀，从而确保图像传感器阵列的高保真信号传输和低 RC 延迟 [P1]。