摘要：超大规模集成电路随着布线层数增加和线宽的缩小,low-k材料的介电常数进一步降低,多孔low-k材料力学性能随之降低,使得晶圆在化学机械抛光（Chemical mechanical polishing,CMP）中面临的主要问题是Cu/Ta/low-k或者超低k材料的界面剥离。针对Si/Cu/Ta/low-k在CMP过程中的承载特性,建立单层布线和多层布线体系的界面力学模型,采用断裂力学理论和有限元法研究Si/Cu/Ta/low-k界面在CMP过程中界面的应力分布规律和界面裂纹的断裂强度。采用能量释放率来描述裂纹的扩展情况,根据界面裂纹能量释放率数值计算方法对裂纹长度、材料性质及不同的布线层数对裂纹扩展时的界面断裂/剥离特性进行仿真分析,得到界面应力分布、能量释放率、相位角与裂纹长度、材料性能、布线层数之间的关系变化曲线。结果表明：随着low-k力学性能降低和布线层数增加,裂纹能量释放率升高,界面裂纹更容易扩展。

关键词：能量释放率 界面裂纹扩展 相位角 化学机械抛光 

单位：太原科技大学材料科学与工程学院 太原030024